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Blaslanze zum Einbringen von Stoffen in Schmelzbäder
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Die Erfindung betrifft eine Blaslanze zum Einbringen von Stoffen -
insbesondere von gasförmigen Stoffen - in Schmelzbäder, die zumindest im Eintauchbereich
eine widerstandsfähige Ummantelung aufweist.
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Schmelzbädern, die sich im Eiektro-Ofen oder in anderen metallurgischen
Gefäßen befinden, müssen während der ablaufenden Reaktionsprozesse zur Erzielung
des gewünschten Ergebnisses Stoffe, d.h. gasförmige und/oder feste Stoffe zugeführt
werden. Insbesondere gasförmige Stoffe werden mittels Blaslanzen zugeführt, die
aus einfachen Stahirobren bestehen und demzufolge beim Eintauchen in das Schmelzbad
abbrennen. Die bekannten Blaslanzen - die zur Verminderung des Abbrandes ggf. mit
einer widerstandsfähigen Ummantelung versehen sind - müssen daher fortlaufend in
Richtung auf das Schmelzbad nachgeführt werden, damit die zuzuführenden Stoffe ausreichend
tief in dieses eingebracht werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Blaslanze zu entwickeln,
die eine erhöhte Standzeit aufweist und die durch verbesserte Art und Weise der
Zufuhr der Stoffe deren Wirksamkeit erhöht.
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Die neue Blaslanze soll weiterhin so beschaffen sein, daß erforderlichenfalls
nebeneinander gasförmige und feste Stoffe in das Schmelzbad eingebracht werden können.
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Die gestellte Aufgabe wird bei einer Blaslanze der eingangs genannten
Gattung dadurch gelöst, daß die Ummantelung - abgesehen allenfalls von der Lanzenspitze
- aus porösen Einzelabschnitten besteht, die in Achsrichtung der Blaslanze aneinander
stoßen und mit einem ragkörper einen Zwischenraum bilden, welcher an eine Gaszuführeinrichtung
angeschlossen ist. Das den Zwischenraum während des Blasbetriebs ausfüllende Gas
tritt durch die porösen Einzelabschnitte hindurch an der Oberfläche der Blaslanze
aus und versetzt das umgebende Schmelzbad in eine turbulente Bewegung, welche eine
bessere Durchmischung mit dem zugeführten Gas zur Folge hat und somit eine kürzere
Behandlungszeit erforderlich macht. Die austretenden Gase schützen darüber hinaus
die Blaslanze im Eintauchbereich, wodurch die Standzeit der Blaslanze verlängert.
wird.
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Bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes weisen zusätzlich
zumindest eines der Merkmale der Ansprüche 2 bis 8 auf.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
(Anspruch 4) sind die Einzelabschnitte in der Weise ausgebildet, daß der Durchtrittswiderstand
- in Richtung auf die Lanzenspitze gesehen - von Einzelabschnitt zu Einzelabschnitt
abnimmt.
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Da der statische Druck - der auf einen in einer Elüssigkeit befindlichen
Körper einwirkt - von der Eintauchtiefe des Körpers abhängt, muß dafür Sorge getragen
werden, daß der einzuleitende gasförmige Stoff auch im unteren Bereich der Blaslanze,
d.h. im Bereich der Lanzenspitze, im gleichen Umfang in die Schmelze eingebracht
wird wie in den höher liegenden Bereichen der Blaslanze. Die durch die Eintauchtiefe
bedingte Druckdifferenz wird nach der Erfindung dadurch ausgeglichen, daß die Druckverluste,
die beim Durchtritt des gasförmigen Stoffes durch die porösen Einzelabschnitte entstehen,
lin Bereich der lanzenspitze
kleiner sind als in den darüber liegenden
Bereichen.
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Die erforderliche Abstufung der Druckverluste kann insbesondere dadurch
herbeigeführt werden, daß die Einzelabschnitte - und ggf. auch die Lanzenspitze
- entweder eine unterschiedlich große Porösität (Anspruch 5) oder - bei gleichbleibender
Porösität - unterschiedliche geometrische Abmessungen, insbesondere eine unterschiedliche
Mandstärke, aufweisen (Anspruch 6).
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Die unterschiedliche Wandstärke kann insbesondere auch dadurch verwirklicht
sein, daß die Einzelabschnitte aus einer unterschiedlichen Anzahl ineinandergesetzter
Einzelteile bestehen.
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Um neben gasförmigen Stoffen gleichzeitig feste Stoffe in das Schmelzbad
einführen zu können, ist in dem rohrförmig ausgebildeten Tragkörper ein Blasrohr
angeordnet, dessen Austrittsöffnung in der Lanzenspitze liegt (Anspruch 8).
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Der Erfindungsgegenstand wird nachfolgend anhand zweier in der Zeichnung
dargestellter Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch eine Blaslanze, deren Ummantelung
im wesentlichen aus gleichartigen Zylinderkörpern besteht und Fig. 2 eine Ansicht
einer Blaslanze, deren Ummantelung aus Zylinderkörpern mit zur Banzenspitze in abnehmendem
Außendurchmesser besteht.
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Die Blaslanze (Fig. 1) weist als wesentliche Bestandteile ein als
Tragkörper dienendes Tragrohr 1, eine Ummatelung 2 mit fünf im wesentlichen gleichartigen
Einzelabschnitten 3 und einen die Lanzenspitze bildenden unteren Einzelabschnitt
4 sowie ein zentrisch angeordnetes Blasrohr 5 auf, welches durch die Lanzenspitze
4 hindurchgeführt ist und dessen Austrittsöffnung 5t in der Lanzenspitze liegt.
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Das Blasrohr 5 weist an seinem oberen Ende einen Anschlußflansch 6
auf, über den es an eine (nicht dargestellte) Versorgungsleitung zum Zuführen fester
Stoffe - beispielsweise Kohlenstaub oder Aluminium - anschließbar ist. Die festen
Stoffe gelangen vermischt mit einem Trägergas durch das innenliegende Blasrohr 5
in das (nicht dargestellte) Schmelzbad, welches die Ummantelung 2 zumindest auf
einem Teil ihrer Länge umgibt.
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Die Einzelabschnitte 3 und die Lanzenspitze 4 umgrenzen gemeinsam
mit einem Zuführrohr 7 einen Zwischenraum 8, dessen Innenwand durch das Tragrohr
1 gebildet ist. Das Zuführrohr 7 ist über einen Anschlußflansch 8 an eine Gaszuführeinrichtung
anschließbar; es ist in dem Bereich oberhalb des Anschlußflansches dicht mit dem
Tragrohr 1 verbunden und liegt dicht zumindest an dem oberen Einzelabschnitt 3 der
Ummantelung 2 an.
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Der unten liegende Endabschnitt 1' des Tragrohres 1 ist mit der Lanzenspitze
4 - vorzugsweise über eine geeignete Verzahnung - verbunden.
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Die in Achsrichtung der Blaslanze nebeneinander liegenden Einzelabschnitte
5 und die Lanzenspitze 4 sind auf ihren Stirnflächen vorteilhaft mit geeigneten
Dicht- und Zentrierflächen 3' bzw. 4' ausgestattet. Die Binzelabschnitte 3 und 4
bilden sogenannte Spülsteine, d.h. sie bestehen aus porösem, widerstandsfähigem
Werkstoff,
durch den der im Zwischenraum 8 befindliche gasförmige
Stoff in Richtung der Pfeile 10 nach außen dringen kann.
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Um sicherzustellen, daß der gasförmige Stoff sowohl im oberen als
auch im unteren Eintauchbereich der Blaslanze in gleichem Umfang in das umgebende
Schmelzbad eingebracht wird, weisen die Einzelabschnitte 3 und 4 - in Richtung der
Pfeile 9 auf die Lanzenspitze 4 gesehen -von Einzelabschnitt zu Einzelabschnitt
eine zunehmende Porösität auf: Der beim Durchtritt des gasförmigen Stoffes durch
die Einzelabschnitte entstehende Druckverlust wird also in der genannten Richtung
von Einzelabschnitt zu Einzelabschnitt immer geringer. Zweckmäßigerweise ist die
Porösität der Einzelabschnitte 3 und 4 so bemessen, daß die im Eintauchbereich der
Blaslanze auftretende Druckdifferenz zumindest im wesentlichen ausgeglichen wird.
Durch den an der Oberfläche der Blaslanze, d.h.
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an den Außenflächen der Einzelabschnitte 3 und 4 austretenden gasförmigen
Stoff wird das Schmelzbad in eine turbulente Bewegung versetzt, welche zu einer
besonders guten Durchmischung mit dem gasförmigen Stoff führt.
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Der austretende Stoff drängt darüber hinaus das Schmelzbad von der
Oberfläche der Einzelabschnitte 3 und 4 zurück und vermindert dadurch dessen Verschleißwirkung.
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Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform stimmt hinsichtlich der
Ausbildung und Anordnung der Teile 1 und 4 bis 8 mit derjenigen gemäß Fig. 1 überein.
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Im Gegensatz zu der bereits beschriebenen Ausfuhrungsform besteht
die Ummantelung - abgesehen von der Lanzenspitze 4 - aus Zylinderkörpern 11 bis
15, die jeweils den gleichen Innendurchmesser, jedoch - vom Anschlußflansch 6 her
in Richtung auf die Lanzenspitze 4 gesehen - einen von Zylinderkörper zu Zylinderkörper
abnehmenden Außendurchmesser aufweisen; der Außendurchmesser des oberen Zylinderkörpers
11 ist also größer als der-
jenige des sich anschließenden Zylinderkörpers
12 und der Außendurchmesser des Zylinderkörpers 15 größer als derjenige der sich
anschließenden Lanzenspitze 4; sämtliche Zylinderkörper und die Lanzenspitze weisen
die gleiche Porösität auf.
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Die Abstufung des Außendurchmessers der Ummantelung 2 in Richtung
auf die Lanzenspitze hat zur Folge, daß der beim Durchtritt durch die Einzelabschnitte
entstehende Druckverlust in der angegebenen Richtung abnimmt und demzufolge insoweit
ein Ausgleich für den mit der Eintauchtiefe im Schmelzbad zunehmenden statischen
Druck vorhanden ist.
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In Abänderung der beiden im einzelnen beschriebenen Ausführungsformen
kann die im Eintauchbereich der Blaslanze angeordnete Ummantelung 2 vorzugsweise
auch aus Einzelabschnitten bestehen, die - von den Anschlußflanschen 6 und 8 her
in Richtung auf die Lanzenspitze 4 gesehen -gleichzeitig einen abnehmenden Außendurchmesser
und eine zunehmende Porösität aufweisen.
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Die Zylinderkörper 11 bis 15 (Fig. 2) können auch durch Ineinanderfügen
einer unterschiedlichen Anzahl von Einzelringen gebildet sein, wobei der Zylinderkörper
mit dem größeren Außendurchmesser jeweils auch Einzelringe enthält, aus denen der
benachbarte Ringkörper mit kleinerem Außendurchmesser gebildet ist.
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Die Einzelabschnitte 11 bis. 15 und die Lanzenspitze 4 (Fig. 2) können
vorzugsweise in der Weise geformt sein, daß - bedingt durch eine geeignete Verminderung
ihrer Wandstärke in Richtung auf die Lanzenspitze 4 - eine stetige Abnahme des bereits
beschriebenen Druckverlustes auftritt.
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Die Einzelabschnitte der Ummantelung 2 können insbesondere aus Spülsteinen
auf der Rohstoffbasis Sintermullit, Zirkonsilikat, Magnesit, Schamotte oder Bauxit
bestehen, die bei Gießpfannen - insbesondere Stahlgießpfannen oder Roheisenpfannen
- zur Anwendung kommen. Die Gesamtporösität der betreffenden Spülsteine liegt vorzugsweise
etwa zwischen 20 und 30 %; die Gasdurchlässigkeit beträgt für Spülsteine auf der
Rohstoffbasis Sintermuilit, Zirkonsilikat und Magnesit etwa 400 bis 150 nano-Perm,für
Spülsteine auf der Rohstoffbasis Schamotte und Bauxit etwa 70 bis 10 nano-Perm.
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Falls also die Ummantelung von Einzelabschnitt zu Einzelabschnitt
eine unterschiedliche Porösität aufweisen soll, kann erforderlichenfalls auf an
sich bekannte Spülsteine mit den erwähnten unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften
zurückgegriffen werden.