DE2738334B2

DE2738334B2 - Sauerstoff-Gasblaslanze mit Meßanordnung

Info

Publication number: DE2738334B2
Application number: DE2738334A
Authority: DE
Inventors: Leo Lorain Baden Meinert; Nicholas Michael Pittsburgh Rymarchyk
Original assignee: Pullman Berry Co
Current assignee: Pullman Berry Co
Priority date: 1976-11-01
Filing date: 1977-08-25
Publication date: 1980-03-27
Also published as: DE2738334C3; BE855717A; DE2738334A1; GB1590655A; MX148541A; AU2557977A; CA1081945A; US4106756A; AU506690B2; JPS5356109A; JPS5711923B2; NL7710055A; BR7706050A; FR2369348A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sauerstoff-Blaslanze für einen Sauerstoffaufblaskonverter zur Stahlerzeugung, bestehend aus einem in geringem Abstand von der Schmelze angeordneten Düsenmundstück am Ende der Blaslanze, mehreren konzentrisch ineinander angeordneten Gas- und Kühlmittelrohren, von denen das innerste Gasrohr mit dem Düsenmundstück verbunden ist und aus einem im innersten Gasrohr angeordneten Meßrohr, an dessen einem Ende eine Sonde montiert ist.

Derartige Sauerstoff-Blaslanzen mit einer Meßanordnung zur Überwachung der Steuerung des Reaktionsablaufs beim Sauerstoff-Aufblasverfahren sind an sich bekannt.

So zeigt die US-PS 36 20 455 eine Blaslanze für Sauerstoff oder für Gemische aus Sauerstoff und anderen Gasen für die Stahlerzeugung, die an ihrem Kopfende ein Anschlußstück mit einem Rohrstück zur Einführung des Drucksauerstoffs sowie mehrere konzentrisch angeordnete Rohre aufweist, die mit dem Düsenkopf verbunden und teleskopartig unter Verwendung von Dichtringen längsverschiebbar sind.

Die DE-AS 2045 602 betrifft eine Meßeinrichtung für Blaslanzen zur Bestimmung der Entfernung der Lanzenstütze von einer reflektierenden Oberfläche unter Verwendung einer elektromagnetischen Strahlungsquelle, die eine modulierte Wellenstrahlung ist, wobei das Ausgangssignal kontinuierlich in Abhängigkeit von der reflektierten Strahlung gewonnen wird.

Des weiteren ist durch die DE-AS 14 33 461 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung und Steuerung des Reaktionsablaufs beim Sauerstoffaufblasverfahren bekannt geworden, bei dem die Leitfähigkeit zwischen einer aus der Blaslanze in den freien Blasstrahl zentrisch hineinragenden, gegen die Blaslanze elektrisch isolierten Sonde und dem Metallbild bestimmt wird. Die Sonde besteht dabei aus einem metallischen Werkstoff und ist im Drucksauerstoffrohr zentral in einer elektrisch isolierten Haltevorrichtung angeordnet

ίο Schließlich ist durch die DD-PS 91831 eine wassergekühlte Meßsonde zum kontinuierlichen Messen der Temperatur von schmelzflüssigen Metallbändern, insbesondere in Schmelz- und Frischöfen bekannt geworden, wobei in der Meßsonde ein Kühlmittelumlauf

is vorgesehen und an dem Kopf der Sonde ein ein Thermoelement enthaltendes Meßteil lösbar befestigt ist

Ausgehend von diesem Stand der Technik hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, in einer Sauerstoffblaslanze die Halterung der Meßsonde derart zu verbessern, daß Meßfühler verschiedenster Art zur Analyse der Eigenschaften der Schmelzen im Konverter zu beliebigen Zeitpunkten und unter weitgehender Abschirmung gegenüber zu Rohrhitzeeinwirkung verwendet werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die fc'jeßsonde in einem vorbestimmten axialen Abstand vom Mundstück angeordnet ist und eine mit dem Druckgas ständig beaufschlagte Pufferkammer als Hitzeschild für die Meßsonde begrenzt, daß axial vor dieser Pufferkammer und seitlich neben der Düse im Mundstück eine mit den beiden äußeren Kühlmittelrohren in Strömungsverbindung stehende Kühlmittelkammer angeordnet ist und daß die Einrichtung zur Halterung der Meßsonde einen am Ende des Meßrohrs befestigten Zylinderblock aufweist, an dessen Mittelbohrung ein die Meßsonde umschließender Zylinder über einen angeformten Ringflansch angeschraubt ist.

Durch diese Maßnahmen wird eine intensive Kühlung der Meßeinrichtung und ein wirksamer Hitzeschutz gegenüber der Wärme der Schmelze bewirkt. Das Mundstück bildet zusammen mit der von dem Kühlmittel durchflossenen Kammer einen ersten wirksamen Hitzeschild. Der als Pufferkammer bezeichnete

4» Raum zwischen der Meßeinrichtung und der gekühlten Innenwand der Mundstückkammer wird ständig von dem von außen zugeführten Druckgas durchströmt unc/ stellt damit eineti zweiten dynamischen Hitzeschild gegenüber der Wärme der Metallschmelze dar. Da durch die Einführung der Düse in dieser Pufferkammer ständig ein bestimmter Druck herrscht und darüber hinaus auch eine intensive Strömung des Druckgases stattfindet, wird der die Meßsonde aufnehmende Zylinder kontinuierlich vom nachströmenden Druckgas gekühlt, wodurch auch eine übermäßige Erwärmung der Meßsonde selbst vermieden wird.

Zweckmäßig ist am Ende des Meßrohrs eine Hülse befestigt, die durch einen Tragstern an geschlitzten Backen abgestützt und zentriert ist, welche an der Innenwand des gasführenden Innenrohrs angeschweißt sind.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung ausführlich beschrieben. Es zeigt

Fig. I eine Seitenansicht einer Lanze mit ihrem Düsenmundstück;

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt des vorderen Teiles der Lanze nach Fig. I;

Fig.3 einen vergrößerten Ausschnitt des hinteren Teiles der Lanze mit dem Düsenmundstück nach F i g. 1; F i g. 4 einen Querschnitt 4-4 der Lanze nach F i g. 2;

F i g. 5 einen Querschnitt 5-5 der Lanze nach F i g. 3;

F i g. 6 eine andere Ausführung des vorderen Lanzenteils im Axialschnitt;

F i g. 7 eine andere Ausführung in der Darstellung nach F i g. 6 mif einer abgeänderten Instrumentierung; F i g. 8 einen Querschnitt 8-8 der Lanze nach F i g. 7;

F i g. 9 einen Querschnitt durch einen anderen oberen Teil einer Sauerstofflanze.

Die in den F i g. 1 bis 5 dargestellte Sauerstofflanze 10 besitzt einen Adapterkopf 11, an dem ein Aufhängevorrichtung 12 befestigt ist Der Adapterkopf 11 umfaßt eine Laufbuchse 13, die mit ihrem einen Flansch 14 durch Schrauben 16 an einer Deckplatte 15, und deren zweiter Flansch 17 durch weitere Schrauben 18 an einem am oberen Ende eines ersten Rohrstückes 20 ausgebildeten Flansch 19 befestigt ist. Das Rohrstück 20 begrenzt eine obere Gaskammer 22 und weist einen Sauerstoff-Einlaßstutzen 21 auf. Das Rohstück 20 besitzt eine Schnellkupplung, deren Flansch 23 mit dem Flansch 24 einer zweiten Laufbuchse 26 mittels Schrauben 25 befestigt ist.

Ein erstes Rohr 27 ist mit seinem freien Ende an einer oberen Kolben- bzw. Schiebehülse 28 befestigt, die über 0-Dichtungsringe 29 in gleitender abgedichteter Anlage an der Laufbuchse 26 geführt ist. Eine Innenhülse 30 ist mit einem Ring 31 verbunden, der über O-Dichtungsringe 32 an der Innenfläche der Kolbenhülse 28 anliegt, jo Das erste Rohr 27 stellt einen Sauerstoffkanal 33 dar, der zur Gaskammer 22 führt.

Ein Rohransatz 34 ist an seinem oberen Ende mit einem Flansch 35 verbunden, an dem gleichfalls eine Aufhängevorrichtung 12 angebracht ist, an dem die Sauerstofflanze in ihrer vertikalen Betriebsposition hängt. Ein Wasseranschluß 36 ist mit dem Rohransatz 34 verbunden, dessen Flansch 37 durch Schraubbolzen 39 mit einem F'.insch 38 verschraubt ist. Dieser Flansch 38 ist über einen Ring 40 mit einem zweiten Rohr 41 verbunden, das einen mit dem Wasseranschluß 36 kommunizierenden Wasserkanal 42 begrenzt. Ein Wasserauslaß 43 ist an einen Auslaßkanal 44 angeschlossen, der von einem dritten Außenrohr 45 begrenzt ist.

In den F i g. I und 3 ist das Mundstück oder die Lanzenspitze 46 dargestellt. Nach F i g. 3 ist ein zylindrischer Rand 47 des Mundstückes 46 mit dem dritten Kühlmittel-Rohi 45 fest verbunden. Die drei Rohre 27, 41 und 45 können aus mehreren einzelnen w Abschnitten bestehen und aus herstellungstechnischen Gründen stumpf zusammengeschweißt sein (vgl. Fig. 3). Ein Abschnitt 41a des mittleren Rohres 41 überlappt den unleren Endteil dieses Rohres 41. Das Mundstück weist an seinem unteren Er.de eine π Wasserkammer 48 auf, die mit dem Wasserkanal 42 und dem Auslaßkanal 44 in Strömungsverbindung steht. Der Sauerstoffkanal mündet in eine Pufferkammer 49, durch deren eine oder mehrere Düsen 50 der Sauerstoff oder ein anderes geeignetes Gas in einen — nicht dargestellten — Konverter od. dgl. einströmt. Eine Anordnung 51 zur Halterung einer Meßeinrichtung umfaßt ein Meßrohr 52 mit Zentrierstücken 52' (F i g. 2), die eine mittige Ausrichtung des Zentralrohres 52 im Rohr 27 sichern. An das untere Ende der Hülse 52 <r schließt eine zylindrische Buchse 53 an, die über einen Tragstern 54 in Schlitzen 55 von in dem Rohr 27 nach dem Zentrieren angeschweißten Backen 56 abgestützt ist Das untere Ende der Hülse 53 ist abgedichtet an einem Zylinderblock 57 befestigt, in dessen Bohrung 57' ein Zylindergehäuse 60 aufgenommen ist. Dieses Zylindergehäuse 60 wird durch einen Ringflansch 60' und Napfschrauben 61 am Zylinderblock 57 gehalten. Die obere Stirnwand 63 trägt einen herkömmlichen elektrischen Stecker 64, an den ein elektrischer Leiter 65 angeschlossen ist Wie dargestellt kann dieser Leiter geradlinig oder spiralförmig verlaufen.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich, führt dieser Leiter 65 im Meßrohr 52 durch ein konisches Zwischenstück 66, welches mit einer dritten Laufbuchse 67 verbunden ist Durch O-Dichtungsringe 68 wird diese dritte Laufbuchse 67 an der Innenfläche der Laufbuchse 13 abgedichtet geführt

Im konischen Zwischenstück 66 sind nach radial einwärtsgerichtete Ansätze vorgesehen, mit denen eine Halteplatte 69 durch Schrauben 71 gegen einen am Zwischenstück 66 angeschweißter Flansch 70 verschraubt ist Der Anschluß 64 stützt den Leiter 65 an der Tragplatte 69 ab. Innerhalb der Laufbuchse bzw. Kolbenhülse 67 ist der Leiter zu Dehnungsschleifen 72 gebogen.

Ein Kabelhalter 73 hält den Leiter 65 an der Platte 15. Der Stecker 64 bzw. Kabelhalter 73 gewährleistet eine dichte Festlegung des Leiters an der Tragplatte 69 und an der Endplatte 15, so daß dieser Leiter 65 im Rohr 52 unterhalb der Tragplatte 69 straff gespennt ist.

Bei der Ausführung nach F i g. 6 ist der untere Lanzenteil abgeändert. Diese Sauerstofflanze ist insbesondere für nur eine Ausblasöffnung im Mundstück ausgelegt, obwohl auch Mundstücke mit mehreren Öffnungen vorgesehen werden können, wobei die Signale dann durch eine einzige öffnung erfaßt werden. Bei dieser Ausführung ist ein Rohrabschnitt 53' mit dem unteren Ende der Hülse 53 unter einem Winkel zur Lanzenlängsachse befestigt, der von der Lape der Abströmöffnung 50 bestimmt wird. Die weiteren Bauteile entsprechen denjenigen der Ausführung nach F i -. 1 bis 5.

Die Lanze nach Fig. 7 entspricht weitgehend derjenigen nach Fig. 6, wobei ein Mündungsstück 82 mit der Stirnwand 80 des Zylinderblockes 57 durch Napfschrauben 61 am Umfangsfliinsch 8a angeschraubt ist. Das Mündungsstück 82 begrenzt eine konische Mündungsöffnung 83, die in eine Fassung 81 übergeht, in welcher z. B. ein Thermoelement 84 oder ein anderes Meßgerät eingesetzt werden kann.

Fig.9 zeigt einen abgeänderten oberen Teil der Sauerstofflanze nacn F i g. 2 mit gleichen Bezugszeichen für die entsprechenden Teile. Bei dieser Ausführung ist der Aijßendurchmesser der Kolben- bzw. Schiebehülse 6'/ kleiner als der Durchmesser der Innenhülse 30, so daß bei einer e"tl. notwendigen Demontage d>e Meßeinrichtung 51 zusammen mit dem Zentralrohr 52, der dritten Kolbenhülse 67 und anderen zugehörigen Bauteilen nach unten durch die Hülse 30 abgezogen werden können. Β·.ί dieser Sauerstofflanze ist somit ein Herausziehen der Meßanordnung 51 aus der Lanze nach oben oder unten möglich.

Die vorstehend beschriebenen Lanzer.ausführungen arbeiten wie folgt:

Im Betrieb hängt die Sauerstofflanze 10 vertikal an dem Aufhänger 12 vo-n einer geeigneten Windkonstruktion herab und ihr Mundstück befindet sich in einem Sauerstoffaufblaskonverter. Sauerstoff wird über den Anschluß 21 durch die Kammer 22, den Kanal 33, die Kammer 49 durch die Düsen 50 auf die Oberfläche der

Schmelze geblasen. Die Sauerstofflanze ist durch Wasser gekühlt, das über den Wasseranschluß 36 eintritt, durch den Kanal 42 nach abwärts und durch den Kanal 44 nach aufwärts fließt und durch den Abfluß 43 abläuft. Die O-Ringe dichten das obere Ende des Rohres 52 gegen den Sauerstoff ab und das untere Zylindergehäuse 60 sowie der Zylinderblock 57 verhindern einen Eintritt von Sauerstoff in das Zentralrohr 52. Der Innenraum des Zentralrohres 52 kann entlüftet werden, um jegliche Sauerstoffleckage im Rohr 52 abzuführen.

Ein elektronischer oder anderer Meßfühler kann im Zylindergehäuse 60 angeordnet werden, dessen Raum gegen das Zentralrohr 52 isoliert ist. Der Meßfühler kann ein geeignetes Signal-Übertragungsmittel, z. B. ein Kabel, einen Leitungsdraht oder ein Licht- bzw. Schallübertragungsmittel aufweisen. Es kann ein optischer Faserleiter verwendet werden. Der Meßfühler kann z.B. ein in Fig. 7 angedeutetes Thermoelement sein, wobei die Anzeige durch visuelles oder akustisches Beobachten, durch Schreiben, Aufnehmen und Übertragen unter wärmebeständigen Bedingungen erfolgen kann. Ein derartiger Meßfühler kann in das elektrische koaxiale Kabel eingesteckt sein und die Vorgänge aus dem Konverter durch die Sauerstoffausblasöffnung erfassen. Diese Abläufe und Vorgänge in der Schmelze können elektronisch über koaxiale Kabel zu einem für diesen Zweck ausgelegten Empfänger übertragen werden. Der Meßfühler und der Empfänger erlauben eine Analyse bestimmter Schmelzenzustände, die metallurgisch, Schall-, Licht- oder pyrometrisch etc. bezogen sein können.

Das Zentralrohr ist wirksam gegen das unerwünschte Eindringen von Sauerstoff durch geeignete Absaugeinrichtungen oder durch Signalgeber zur Aufbereitung verwickelter Prozeßabläufe geschützt. Da dem Zentralrohr 52 die Kolbenhülse 67 und das erste Rohr 20 sowie die Laufbuchse 13 zugeordnet sind, kann sich die Anordnung vertikal zusammenschieben oder auseinanderziehen, um die extremen Temperaturen auszugleichen, denen Sauerstofflanzen ausgesetzt sind. Derartige Auszieh- und Einschiebebewegungen über die Länge einer Lanze sind beträchtlich und werden durch die Ausziehschleife 27 des Leiters ermöglicht.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Sauerstoff-Blaslanze für einen Sauerstoffaufblaskonverter zur Stahlerzeugung, bestehend aus einem in geringem Abstand von der Schmelze angeordneten Düsenmundstück am Ende der Blaslanze, mehreren konzentrisch ineinander angeordneten Gas- und Kühlmittelrohren, von denen das innerste Gasrohr mit dem Düsenmundstück verbunden ist und aus einem im innersten Gasrohr angeordneten Meßrohr, an dessen einem Ende eine Sonde montiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde (60) in einem vorbestimmten axialen Abstand vom Mundstück (46) angeordnet ist und eine mit dem Druckgas ständig beaufschlagte Pufferkammer (49) als Hitzeschild für die Meßsonde (60) begrenzt, daß axial vor dieser Pufferkammer (49) und seitlich neben der Düse (50) im Muruhtück (46) eine mit den beiden äußeren Kühlmittc.Tohren (41, 45) in Stxömungsverbindune stehende Kühlmittelkammer (48) angeordnet ist und daß die Einrichtung zur Halterung der Meßsonde (60) einen am Ende des Meßrohrs (52) befestigten Zylinderblock (57) aufweist, an dessen Mittelbohrung (57') ein die Meßsonde (60) umschließender Zylinder (63) über einen angeformten Ringflansch (60') angeschraubt ist.

2. Blaslanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des Meßrohrs (52) eine Hülse (53) befestigt i.^ct, die durch einen Tragstern (54) an geschlitzten Backen (56) abgestützt und zentriert ist, welche an der Ianenwi.,d des gasführenden lnnenrohrs(27) angeschweißt sind.