DE2855499C2

DE2855499C2 - Aufblaslanze

Info

Publication number: DE2855499C2
Application number: DE2855499A
Authority: DE
Inventors: Fried Dipl.-Ing. 5060 Bergisch Gladbach Sauert
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1978-12-22
Filing date: 1978-12-22
Publication date: 1985-04-18
Also published as: AU527453B2; CA1139557A; DE2855499A1; BR7908191A; US4293123A; AU5350279A; AR223018A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lanze zur thermischen Behandlung schmelzflüssiger Phasen wie Metall, Metallstein, Schlacke oder dergleichen, bestehend aus mehreren, im wesentlichen konzentrisch zueinander angeordneten Gasführungsrohren sowie Austrittsdüsen, welche in einem Düsenblock zusammengefaßt sind.

Derartige Lanzen sollen es ermöglichen, wahlweise einzelne Reaktionsgase oder ein Gemisch aus mehreren Reaktionsgasen unter hohem Druck, beispielsweise größer als 10 bar, durch eine Zentraldüse auf ein Schmelzbad zu blasen, wobei dieser Zentralgasstrahl von einem langsamer strömenden Ringgasstrahl, der aus einem Gas oder aus einem ,Gemisch mehrerer Gase besteht, ummantelt winL Eine konstruktive Ausbildung derartiger Lanzen wird jedoch dadurch erschwert, daß die einzusetzenden Gase entweder brennbar sein können oder die Verbrennung fördern können. Es muß also dafür Sorge getragen werden, daß sich einerseits innerhalb der Lanze keine ungewollten zündfähigeh Gemische bilden und andererseits die vorhandenen zündfähigen Gemische nicht innerhalb der Lanze zur Entzündung kommen.

Da diese Lanzen zur thermischen Behandlung von schmelzflüssigen Phasen eingesetzt werden, müssen alle gasführenden Teile mit einer ausreichenden, zwangsgeführten Wasserkühlung umgeben werden. Ferner muß

,15 aus Gründen der Energieeinsparung der Außendurchmesser der Lanze so klein wie möglich gehalten werden. Aus der DE-PS 8 45643 ist eine Vorrichtung zum Blasen von Gasen gegen die Oberfläche von Metallschmelzen bekannt, bei welcher eine zentrale, senkrecht zur Badoberfläche gerichtete Düse von einem Kranz weiterer Düsen umgeben ist, deren Achsen unier einem Winkel zur zentralen Düse angeordnet sind. Dabei ist unter anderem vorgesehen, den zentralen Gasstrahl, welcher Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereichterte Luft führt, mit größerem Energieinhalt ausströmen zu lassen, als die kegelartig divergierenden. Luft oder ein Inertgas führenden Randstrahlen, deren Aufgabe im wesentlichen darin besteht, die auf der Oberfläche der Metallschmelze schwimmende Schlackenschicht zu ver drängen und im unmittelbaren Einwirkungsbereich des zentralen Gasstrahles die blanke Badoberfläche freizulegen. Alle Düsen sind in einem Düsenblock zusammengefaßt, welcher mit Kanälen zur Führung eines Kühlmittels ausgerüstet ist Diese aus der DE-PS 8 45 643 bekannte Blas-Vorrichtung zeigt (aufgrund des konstanten Ausströmquerschnittes der Zentraldüse) jedoch nur ein geringes Maß an Flexibilität

Auch besteht bei dieser Gasführung keine Möglichkeit, die aus der Zentraldüse ac3tretehäen Gase unmit- telbar am Auftreffpunkt der Schmelze mit den aus den Randdüsen austretenden Gasen reagieren zu lassen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lanze zur thermischen Behandlung schmelzflüssiger Phasen wie fvieiäii, Metallstein, Schlacke oder dergleichen zu konzipieren, welche allen sicherheitstechnischen und metallurgischen Anforderungen gerecht wird. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der mit den Austrittsdüsen versehene Düsenblock unlösbar mit den Rohren verbunden und mit einer auswechselbaren Zentraldüse ausgerüstet ist.

Die auswechselbare Zentraldüse gemäß der Erfindung gewährleistet ein hohes Maß an Flexibilität hinsichtlich der Gasführung für wechselnde metallurgische Anforderungen, welche besonders dann von Bedeutung ist, wenn die gleiche Lanze bei unterschiedlichen Prozeß stufen eingesetzt werden soll und hierzu mit Hinblick auf den Wärme- und Stoffaustausch unterschiedliche Ausströmquerschnitte erforderlich sind. Der Düsenblock ist zweckmäßig an den Rohren zur Führung der Gase angeschweißt, so daß besondere Vorkehrungen für Dichtungen entfallen, Diese Maßnahme erhöht die Betriebssicherheit der Lanze, da auf diese Weise eine Bildung unerwünschter Gemische innerhalb der Lanze mit Sicherheit verhindert wird.

In einer Ausgestaltung der Erfindung bestehen die

Austrittsdüsen des Düsenblockes aus einer Zentraldüse und mindestens einer diese konzentrisch umgebenden, ringspaltartigen Randdüse bzw. mindestens einer zur Zentraldüse konzentrischen Anordnung einzelner

Randdüsen, wobei die Randdöse und die Zentraldüse und auf diese Weise ein zweistufiger Mischer Aufgebaut eine im wesentlichen parallele Ausströmrichtung auf- werden. ,
weisen. Die aus der Zentraldüse senkrecht zur Badober- Es hatsichlinsgesamtals praktisch sinnV?Hlierausget fläche austretenden Gase können in diesem Fall am steUt, den Strömungsfluerechnht dezentralen Rohres 7 Auftreffpunkt auf der Badoberfläche mit den aus den 5 nur geringfügig größer als den Strömu9gsqüerschnitt Randdüsen austretenden Gasen zur Reaktion gebracht 10' der Düse für das Treibgas in der Mischeinrichtung werden. Wird durch die Randdüsen ein Gemisch .aus 10 und diesen hur geringfügig größer zu bemessen als Brenngas und Sauerstoff bzw. Luft hindurchgeführt, denengstenStTömuhgsquerschnitt+'derZentfaldüse^ kann dieses Gemisch am Auf treffpunkt der-Gase aus Das zentrale Rohr 7 wird von einem RpKr13konzender Zentraldüse xär Verbrennung gebracht werden, so ι ο trisch umgeben, welches ebenfalls am Düsenblock 2 andaß dort ein optimaler Wärmeübergang erzielt wird. geschweißt ist und die Zuleitung für die Kanäle 5 bildet In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung Das Rohr 13 ist auf dem, dem Düsenblock 2 abgekehrsteht wenigstens ein Teil der Rohre über Umschaltein- ten Ende mit einem Anschlußrohr 14 versehen. Das richtungen mit unterschiedlichen Gasreservoirs in Ver- Rohr 13 wird konzentrisch von einem weiteren Rohr 15 bindung. Diese Maßnahme bietet die Möglichkeit, daß is umgeben, welches auch am Düsenblock 2 angeschweißt beim Anfahren der Lanze bzw. beim Eintreten gefährli- ist und auf seinem, dem Düsenblock 2 abgekehrten Ende eher Betriebszustände anstelle der Reaktionsgase bzw. mit einem Anschlußrohr 16 ausgerüstet ist Der Düsender Reakti.onsgasgemische ein inertes Gas durch die block 4 und das Rohr 15 werden voü einem' zyündri-Rohre geblasen werden kann. Anschließend kann in Ab- sehen Mantel 17 umgeben, welcher auf der dem Me'tall- ^J§. hängigkeit von bestimmten Parametern ein automati- 20 bad zugekehrten Seite einen konischen Teil aufweist § sches Umschalten auf die Förderung von Reaktionsga- und am Düsenblock 4 befestigt ist De·. Mantel 17 ist auf ?: sen eingeleitet werden. Als derartige Parameter korn- dem dem Metallbad abgekehrten Ende durch eine men insbesondere ein Vordruck eines oder mehrerer Kreisplatte 18 dicht abgeschlossen, in welcher die An-Gase, ein Druckverhältnis oder Mengenstromverhältnis schlußrohre 14 und 16 sowie das Anschlußstück 8 befe-Ji von den jeweils zu mischenden Gasströmen, eine be- 25 stigt sind.

B stimmte Kühlwasser-Austrittstemperatur oder derglei- In der K.reisplatte 18 befinden sich ferner Anschluß- % chen in Betracht Auf diese Weise ist ein erheblicher rohre 19 für die Ableitung und 20 für die Zuführung 1·: Beitrag zur Betriebssicherheit der Lanze gegeben, wel- eines Kühlmediums. Innerhalb des Mantels 17 erstreckt v? ehe neben einem weitgehend automatischen Anfahrvor- sich ein Hohlzylinder 21 ausgehend von der Kreisplatte '■'■ gang auch einen sicher überwachten Betrieb ermöglicht 30 18 bis in den Bereich des Düsenblocks 2. Der Hohlzylin- § Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den der 21 dient der Führung des Kühlmediums, welches % Zeichnungen schematisch dargestellten Ausfühmngs- zunächst entlang dessen Innenseiten bis in die heißesten fi beispiele näher erläutert Es zeigt Zonen des Mantels 17 einströmt und anschließend ent- t Fig.! eine erfindungsgemäße Lanze im Längsschnitt, lang dessen äußerer Fläche unter Wärmeaufnahme aus-F i g. 2 eine erfindungsgemäße Lanze im Querschnitt 35 strömt Die AnschluSrohre 14, 16, 19 und 20 sind zur ^;i gemäß Linie H-II in Fig. 1, Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung in ihrer F i g. 3 eine teilweise Darstellung einer anderen Aus- jeweiligen Querschnittsebene versetzt dargestellt
ύ führungsform der erfindungsgemäßen Lanze im Längs- Mit 22 und 23 sind Gasreservoirs bezeichnet, weiche * schnitt unterschiedliche Gase enthalten und mit gestricheijdar-Wie F i g. 1 ?eigt besteht die Lanze 1 aus einem zylin- 40 gestellten Leitungen 24,25 mit den Anschlußrohren 11, drischen Düsenblock 2, an den mehrere, zueinander 12, 14 und 16 in Verbindung stehen. Die Leitungen 24 ■ konzentrisch angeordnete Rohre angeschweißt sind. und £5 sind unter Zwischenschaltung von Regelorganen Der Düsenblock 2 weist einen zentralen, sich axial er- 26 und 27 so verbunden, daß das zentrale Rohr 7 der streckenden Kanal 3 auf, der austrittsseitig in eine aus- Lanze wahlweise mit dem Gas des Reservoir? 22 oder wechselbare Zentraldüse 4 übergeht deren engster 45 demjenigen des Reservoirs 23 oder auch mit einem GeQuerschnitt 4' geringfügig kleiner ist als der Querschnitt misch aus beiden Gasen betrieben werden kann,
des Kanals 3. Die vorzugsweise als Hochgeschwindig- Fig.2 zeigt einen Schnitt gemäß der Linie H-II in keilsdüse ausgebildete Zentraldüse 4 wird durch ein Ge- F i g. 1 und läßt die wahre Position der Anschlußrohre winde im Düsenblock 2 gehalten. Konzentrisch zum Ka- 14,16,19 und 20 relativ zueinander erkennen,
nal 3 ist eine Reihe weiterer Kanäle 5 angeordnet, wobei 50 F i g. 3 zeigt ein anderes erfindungsgemäßes Ausfühin jeden dieser Kanäle 5 ein Kanal 6 einmündet Die rungsbeispiel eines Lnnzenkopfes, welches sich von dem Kanäle 5 bilden austrittsseitig Randdüsen, durch welche in F i g. 1 gezeigten darin unterscheidet, daß hier der ein Gemisch der durch die Kanäle 5 und 6 strömenden Düsenblock 2' mit außennischenden Randdüsen 5' und Gase austritt. 5" ausgerüstet ist.

.1 Die Verlängerung des zentralen Kanals 3 bildet ein 55

ν: am Düsenblock 2 angeschweißtes Rohr 7, welches auf Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Γ der dem Düsenblock 2 abgekehrten Seite in ein An-

^: schlußstUck 8 übergeht Zur Überwachung des Druckes
; im zentralen Rohr 7 ist das Anschlußstück 8 mit einem
: Druckmeßgerät 9 ausgerüstet. An das Anschlußstück 8 60
schließt sich eine Mischeinrichtung 10 an, welche vorteilhaft so konzipiert ist, daß durch Zuführung eines
Treibgases durch ein Anschlußrohr 11 dieser Mischeinrichtung 10 im Anschlußrohr 12 ein geringerer Gegendruck erzeugt wird als derjenige, mit dem das Treibgas 65
dem Anschlußrohr 11 zugeführt wird. Soll ein drittes
Gas zugemischt werden, 'eann eine zweite gleichartige
Mischeinrichtung mit dem Anschlußrohr 11 verbunden

Claims

Patentansprüche:

L Lanze zur thermischen Behandlung von schmelzflüssigen Phasen, wie Metall, Metallstein, Schlacke, bestehend aus mehreren, im wesentlichen konzentrisch zueinander angeordneten Gasführungsrohren: sowie Austrittsdüsen, weiche meinem Düsenblock zusammengefaßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der mit den Austrittsdüsen (4, 5) versehene Düsenblock (2) unlösbar mit den Rohren (7,13,15) verbunden und mit einer auswechselbaren Zentraldüse (4) ausgerüstet ist
2. Lanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsdüsen (4, S) des Düsenblockes (2) aus einer Zentraldüse (4) und mindestens einer diese konzentrisch umgebenden, ringspaltartigen Randdüse bzw. mindestens einer zur Zentraldüse konzentrischen Anordnung einzelner Randdüsen (S) bestehen, wofr-i die Randdüsen (5) und die Zentraldüse (4) eine im wesentlichen paiaiieie Aussirömungsrichtung aufweisea
3. Lanze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Randdüsen (5) als Injektordüsen ausgebildet sind.
4. Lanze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Randdüsen als außenmischende Düsen (5' und 5") ausgebildet sind.
5. Lanze nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auswechselbare ZentraiJüse (4) als Hochgeschwindigkeitsdüse ausgebildet ist
6. Lanze nach einem der vorhergegangenen Ansprüche, dadurch gekennzetehne; daß wenigstens das zentrale Rohr (7) mit einer Einrichtung (10) zum Mischen unterschiedlicher Gasströme in Verbindung steht
7. Lanze nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung (10) über das zentrale Rohr (7) mit der Zentraldüse (4) in Verbindung steht, wobei der Strömungsquerschnitt des zentralen Rohres (7) unwesentlich größer als der Strömungsquerschnitt (10') der Düse für ein über das Anschlußrohr (11) zugeführtes Treibgas in der Mischeinrichtung (10) und dieser unwesentlich größer als der engste Querschnitt (4') der Zentraldüse (4) bemessen ist
8. Lanze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Rohre (7,13,15), über Umschalteinrichtungen mit unterschiedlichen Gasreservoirs in Verbindung steht