DE3034520C2 - Metallurgisches Schmelzaggregat mit einer schwenkbaren Düse bzw. einem schwenkbaren Brenner - Google Patents
Metallurgisches Schmelzaggregat mit einer schwenkbaren Düse bzw. einem schwenkbaren BrennerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein metallurgisches Schmelzaggregat gemäß dem Gattungsbegriff von Patentanspruch 1. Sie bezieht sich außerdem auf eine schwenkbare Düse bzw. einen schwenkbaren Brenner gemäß dem
Gattungsbegriff des Patentanspruchs 12
Für die Optimierung des Prozeßablaufes ist es bei metallurgischen Schmelzaggregaten oft erwünscht daß
die Düse bzw. der Brenner schwenkbar ist Durch das DE-U-18 63 633 ist ein Lichtbogenofen zum Schmelzen
von Schrott mit einer seitlich angebrachten Beschikkungsklappe bekanntgeworden, die eine Öffnung
aufweist durch die ein Brenner ragt der auf einem Bodenständer außerhalb des Ofens mittels zweier
Scharniergelenke befestigt und damit sowohl vertikal als auch horizontal schwenkbar ist Damit bei einer
solchen Anordnung überhaupt eine Winkelverstellung möglich ist, muß die Öffnung in der Beschickungsklappe,
durch die der Brenner eingeführt wird, um einiges größer als der Außendurchmesser des Brennerrohres
sein, so daß an dieser Stelle kein dichter Abschluß des Schmelzaggregates gewährleistet ist Während der
hierdurch bedingte Nachteil — Wärmeverluste und Störung der Ofenatmosphäre — bei einigen Schmelzaggregaten noch hingenommen werden kann, ist eine
derartige Lösung für Einschmelzvergaser, wie sie beispielsweise durch die DE-A-2c *3 303 bekanntgeworden sind, also für Schmelzaggregate, in denen
gleichzeitig mit dem Einschmelzprozess heißes Reduktionsgas erzeugt wird, nicht brauchbar.
Durch das DE-U-77 11 990 ist eine Sauerstofflanze
für SM-, Elektroofen oder dergleichen zum Frischen der Stahlschmelze mit einer Vorrichtung zum Einführen und
Entfernen der Lanze in den bzw. aus dem Ofen durch eine Ofenwandöffnung sowie eine Einrichtung zum
Verstellen des Lanzenaufblaswinkels zum Schmelzspiegel bekanntgeworden. Die Vorrichtung zum Einführen
und Entfernen der Lanze ist als Schwenkvorrichtung ausgebildet, die einen Schwenkarm aufweist der um
e;ne an der Ofenwand im Bereich der Einführungsöffnung angeordnete im wesentlichen horizontale Scharnierachse schwenkbar ist und an dessen freiem Ende die
Sauerstofflanze befestigt ist. Zur Betätigung des Schwenkarmes ist ein an der Ofenwand angelenkter
Druckmittelzylinder vorgesehen. Um die Verstellung des Lanzenaufblaswinkels gegenüber dem Schmelzspiegel zu ermöglichen, ist der Lanzenschaft an einem
geschlossenen Halbkugelelement mit Anschlüssen für den Kühlwasservor- und Rücklauf sowie die Sauerstoffzufuhr befestigt und das Halbkugelelement mittig an
einem am freien Ende des Schwenkarmes angeordneten Anschlußstück schwenkbar angelenkt. In der Betriebsstellung der Sauerstofflanze sitzt das Halbkugelelement
in einem in die Einführungsöffnung eingesetzten
gekühlten Kasten mit einer konischen Aufnahme für das Halbkugelelement, wodurch für Jtei.es ein Ringsitz
gebildet wird. Gegen diesen Ringsitz wird das Halbkugelelement mittels des Schwenkarmes angedrückt.
Bei der bekannten Vorrichtung ist die Lanze nur in einer Ebene, nicht aber allseitig schwenkbar. Da das
Halbkugelebmer.t am freien Ende eines au3en an cur
Ofenwand angelenkten Schwenkarmes befestigt ist, ist ein exakt zentrisches Einführen des Halbkugelelementes
in dessen konische Aufnahme in der Ofenwand, insbesondere bei Berücksichtigung von unterschiedlichen
iiicniiiachen Längendehnungen der die gegenseitige
Position von Halbkugelelement und zugehöriger konischer Aufnahme bestimmenden Teile nur schwer
möglich. Damit aber läßt Mch auch kein gleichmäßiger
Anpreßdruck des Halbkugelelementes an den zugehörigen Ringsitz der konischen Aufnahme gewährleisten
und es besteht die Gefahr, daß die Oberfläche des Halbkugeielementes nicht mehr an allen Stellen dicht
am Sitz anliegt. Dringt an dieser Stelle feinkörniges Material, wie Kohleteilchen oder Schlacketeilchen ein,
so kommt es zu einer Beschädigung de* Sitzes.
Durch die DE-C-5 43 762 ist es bei einer Kohlenstaubfeuerung
bekanntgeworden, das Brennerrohr in eine Anzahl enger Rohre aufzulösen, deren Düsener.den
mittels Kugelflächen in einem Gestell allseitig verstellbar gelagert sind. Die Lagerung ist hierbei jeweils in
Form einer Schale ausgebildet, deren Fläche der Kugeloberfläche angepaßt ist. Damit die Kugelabschnitte
in ihre zugehörigen Schalen eingesetzt werden können, sind letztere zweiteilig ausgebildet.
Die Lagerung eines Kugelabschnittes in einer der Kugeloberfläche angepaßten Schale gewährleistet bei
hoher thermischer und mechanischer Beanspruchung, der sie beispielsweise bei einem Einsatz in einem
Einschmelzvergaser ausgesetzt ist, keine ausreichende Betriebssicherheit. Um bei der genannten Beanspruchung
die gewünschte Schwenkbewegung der Düse bzw. des Brenners nicht zu behindern, müßte ein
verhältnismäßig großes Spiel zwischen Kugeloberfläche und Lagerscr ile vorgesehen werden. Damit ist einerseits
nicht mehr der gewünschte dichte Abschluß gewährleistet, andererseits kann feinkörniges Material,
wie Kohleteilchen. Metall- oder Schlacketeilchen, in den Spalt zwischen den Gleitflächen eindringen und die
Lagerung beschädigen.
Ziel der Erfindung ist ein metallurg.iches Schmelzaggregat
der genannten Art, bei dem eine allseitig schwenkbare Düse bzw. ein schwenkbarer Brenner so in
die Seitenwand des Schmelzaggregates einsetzbar sind, daß ein im wesentlichen d.hter Abschluß gewährleistet
ist. Es soli darüber hinaus trotz der hohen Temperaturen in einem sc'.chen Schmelz&ggregat eine ausreichende
Betriebssicherheit gewährleistet und eine einfache Auswechselbarkeit ermöglicht werden.
Die Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Anspruch 12 kennzeichnet den Aufbau einer erfindungsgemäßen
schwenkbaren Düse bzw. eines schwenkbaren Brenners. Die Erfindung wird durch ein
Ausführungsbeispiel anhand einer Figur näher erläutert. Die Figur stellt die Schnittansicht eines Ausschnitts aus
der Seitenwand eines Einschmelzvergasers dar.
In der Seitenwand 1 eines metallurgischen Schmelzaggregates, insbesondere eines Einschmelzvergasers
entsprechend der Dh-OS 28 43 303. ist oberhalb des Badspiegels eine Öffnung 2 vorgesehen, durch die eine
Sauerstoffblasdüse 3 in den Einschmelzvergaser mündet, um mit der im Einschmelzvergaser vorhandenen
Kohle einerseits die zum Schmelzen erforderlichs Wärme und andererseits Reduktionsgas zu erzeugen.
Die Düse 3 umfaßt in koaxialer Anordnung drei Rohre 4, 5 und 6, wodurch ein zentraler Kanal und zwei
Kingkariaie gebildet werden, sowie ein dai zeiurale
Rohr 4 mit dem äußeren Rohr 6 verbindendes Kopfteil IZ Dem zentralen Kanal wird über einen am zentralen
Rohr 4 angebrachten Gaseinlaß 7 das Prozessgas, also im vorliegenden Fall saueritoffhaltiges Gas, zugeführt,
die Ringkanäle sind für eine Flüssigkeitskühlung der Düse bestimmt Es wird Kühlwasser durch einen am
is äußersten Rohr 6 angebrachten Stutzen 8 eingeleitet,
durch den äußeren Ringspalt bis zur Düsenspitze 9 nach vorne geleitet, über einen Verbindungskanal zum
inneren Ringspalt und durch diesen zu einem ebenfalls am Rohr 6 angebrachten Stutzen 10 wieder nach hinten
geleitet, um dort auszutreten. Das zentrale Rohr 4 ist hinten durch einen Schraubverschluß Il abgeschlossen.
Dieser ermöglicht durch Einschiebe' eines weiteren Rohres, dem beispielsweise öl zugeführt wird, ein
schnelles Umrüsten auf einen Brenner.
Aus konstruktiven Gründen und im Hinblick auf eine einfache Zerlegbarkeit sind die beschriebenen Teile
jeweils aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt, wie dies die Zeichnung erkennen läßt.
Um unter Wahrung eines gasdichten Abschlusses — bei dem obengenannten Einschmelzvergaser liegt im
Innern des Schmelzaggregates ein Kohlefließbett mit einem Druck von etwa 2 bar und einer Temperatur von
etwa 20000C vor — ein Verstellen des Neigungswinkels
der Düse zur Anpassung an die optimalen Prozeßbedin-
J5 gungen zu ermöglichen, ist die Düse 3 im Bereich der
Durchführung durch die Seitenwand 1 des Schmelzaggregates in Form eines Kugelabschnittes ausgebildet.
Im vorliegenden Fall ist das Kopfteil 12 in Form eines Kugelabschnittes 13 erweitert und dieser ist zwischen
■»ο zwei Ringsitzen 14 und 15 federnd eingesoannt Der
erste Ringsitz 14 ist in der Seitenwand 1 des Schmelzaggregates verankert und liegt auf der der
Düs-nspitze 9 zugewandten Seite der gewölbten Oberfläche des Kugelabschnittes 13 auf. der zweite
Ringsitz 15 hat eine zum ersten Ringsitz 14 koaxiale Lage, liegt auf der von der Düsenspitze 9 abgewandten
Seite der gewölbten Oberfläche des Kugelabschnittes 13 auf und wird durch Federkraft in Richtung des ersten
Ringsitzes 14 gedruckt. Hierdurch ist eine elastische Einspannung des Kugelabschnittes gegeben, die gleichzeitig
durch den ersten Ringsitz 14 eine Trennung der Gasatmosphäre im Innern des Schmelzaggregats
gegenüber der Außonatmosphäre gewährleistet. Der gasdichte Abschluß kann durch eine ringförmige
Gasdichtung 16 verbessert werden, die an der gewölüten Oberfläche des Kugelabschnittes im Bereich
seiner Scheitelebene 17 anliegt. Die Dichtung an dieser Stelle ist verglichen zum Ringsitz 14 thermisch und
mechanisch nicht so stark beansprucht und gewährleistet damit einen dauerhaften gasdichten Abschluß.
Vorzugsweise ist A.er erste Ringsitz 14 als flüssigkeitsgekühlter
Hohlring 18 ausgebildet. Der Hohlring 18 ist im vorliegenden Fall Teil eines ersten konischen
Rohrabschnittes 19, der neben dem Ringkanal 20 des
*" Hohlringes 18 einen weiteren Ringkanal 21 für eine
Kühlflüssigkeit aufweist. Die Kühlflüssigkeit wird durch ein Rohr 22 in Jor Unterseite des koniscnen
Rohrabschnitt 19 bis zum Rinekanal 20 geführt, der
neben der Eintrittsstelle in diesen Kanal eine nicht dargestellte Trennwand aufweist, läuft im Ringkanal 20
'jm bis zu einer auf der anderen Seite der Trennwand
befindlichen Verbindungsstelle in den Ringkanal 21 und verläßt diesen über ein Rohr 34 im oberen Teil des
konischen Rohrabschnittes 19.
Der den ersten Ringsitz 14 tragende konische Rohrabschnitt 19 besteht im Hinblick auf eine gute
thermische Leitfähigkeit ebenso wie die Spitze der Düse aus Kupfer und ist in den Kegelsitz eines Ringflansches
24 aus Stahl eingepreßt, der an mehreren Stellen seines Umfangs auf einem am Blechmantel des Schmelzaggregates
angebrachten Befestigungsflansch 25 befestigt ist. Zum Einpressen des konischen Rohrabschnitts 19 in den
Ringflansch 24 dienen drei am Umfang des Ringflansches 24 angebrachte Bolzen 26 mit Langlöchern,
mittels deren durch Keile 27 Anpreßbolzen 28 gegen die Stirnfläche des konischen Rohrabschnittes 19 gedrückt
werden können.
Der zweite Ringsitz 15 ist an einem zweiten konischen Rohrabschnitt 29 gebildet, der über drei längs
des Umfangs versteift angeordnete Befestigungslaschen 31 mittels Schrauben 30 am Ringflansch 24 befestigt ist.
Eine definierte Anpreßkraft wird erzeugt durch Druckfedern 33 und hutförmig ausgebildete Aridrückscheiben
32. Beim Anziehen der Schrauben 31 wird der Ringsitz 15 in Richtung des Ringsitzes 14 gedrückt und
hierbei den Kugelabschnitt mehr oder weniger fest eingespannt. Die hutförmig ausgebildete Andrückscheibe
32 ermöglicht ein festes Einspannen der Kalotte in einer bestimmten Lage, ohne daß die Druckfedern 33
noch wirksam werden können. Wird die Schraube nicht so weit angezogen, daß der Rand der hutförmigen
Andrückscheibe gegen die Befestigungslasche 31 stößt, dann wird die Druckfeder 33 wirksam und der Ringsitz
15 federnd gegen die gewölbte Oberfläche des Kugelabschnittes 11 gedrückt. Je nach Federkraft kann
der elastische Sitz so gewählt werden, daß eine laufende Verstellung des Winkels möglich ist. Sofern dies nicht
erforderlich ist, können nach Einstellung des optimalen Winkels die Schrauben 30 fest angezogen und damit der
Kugelabschnitt fest eingespannt werden.
Wesentlich an der Ausbildung des Kugelabschnittes ist, daß durch den Ringsitz 14 gegebenenfalls in
Verbindung mit der ringförmigen Gasdichtung 16 stets
der für den speziellen Fall erforderliche GasabschluD gewährleistet ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Metallurgisches Schmelzaggregat, insbesondere Einschmelzvergaser, in dessen Seitenwand (1)
oberhalb des Badspiegels der Schmelze wenigstens eine schwenkbare Düse (3) bzw. ein schwenkbarer
Brenner aus wenigstens einem Rohr (4, 5, 6) angeordnet ist, wobei das äußerste Rohr (4) oder ein
damit verbundenes Kopfteil (12) der Düse (3) bzw. des Brenners an einer Stelle in Form eines
Kugelabschnittes (13) ausgebildet ist und die gewölbte Oberfläche dieses Kugelabschnittes (13) an
der der Düsen- bzw. Brennerspitze (9) zugewandten Seite an einem in der Seitenwand (1) des
Schmelzaggregates verankerten Ringsitz (14) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kugelabschnitt (13) durch einen zweiten Ringsitz (15), der an der von der Düsen- bzw. Brennerspitze
(9) abgewandten Seite der gewölbten Oberfläche des Kugelabschnitts (13) anliegt, gegen den ersten
Ringsitz (14) gedrückt wird.
2. Metalflirgisches Schmelzaggregat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
Ringsitze (14, 15) koaxial zueinander angeordnet lind.
3. Metallurgisches Schmelzaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
!wischen den beiden Ringsrzen (14, 15) an der
Oberfläche des Kugelabschnittes (13) im Bereich Ihrer Scheitelebene (17) eine ringförmige Gasdichtung (16) anliegt.
4. Metallurgisches Schmelzaggregat nach einem der Ansprüt .e 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der erste Ringsitz (14> als T«l eines flüssigkeitsgekühlten Hohlringes {18) ausgebildet ist
5. Metallurgisches Schtnelza^-gregat nach einem
der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ringsitz (14) auf der Innenseite eines ersten
konischen Rohrabschnittes (19) am Ende mit dem kleineren Durchmesser gebildet ist
6. Metallurgisches Schmelzaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß der erste
konische Rohrabschnitt (19) einen Ringkanal (21) für eine Kühlflüssigkeit aufweist
7. Metallurgisches Schmelzaggregat nach An-Spruch 4 und 6, dadurch gekennzeichnet daß die
Ringkanäle (20, 21) des Hohlringes (18) und des ersten konischen Rohrabschnittes (19) durch wenigstens eine Öffnung in Verbindung stehen.
8. Metallurgisches Schmelzaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der zweite Ringsitz (15) auf einem zweiten konischen Rohrabschnitt (39) am Ende mit dem kleineren
Durchmesser gebildet ist.
9. Metallurgisches Schmelzaggregat nach An-Spruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite
konische Rohrabschnitt (29) durch Federelemente (33) gegen den ersten konischen Rohrabschnitt (19)
gedrückt wird.
10. Metallurgisches Schmelzaggregat nach einem
der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste konische Rohrabschnitt (19) aus Kupfer
besteht und lösbar in den Kegelsitz eines Ringflansches (24) aus Stahl eingepreßt ist.
11. Metallurgisches Schmelzaggregat nach einem
der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (3) bzw. der Brenner flüssigkeitsgekühit ist.
12, Schwenkbare Düse (3) bzw. schwenkbarer Brenner aus wenigstens einem Rohr (4,5,6) fur den
Einbau in die Seitenwand (1) eines metallurgischen Schmelzaggregates oberhalb des Badspiegels der
Schmelze, dadurch gekennzeichnet, daß das äußerste Rohr (6) oder ein damit verbundenes Kopfteil
(12) der Düse (3) bzw. des Brenners an einer Stelle in Form eines Kugelabschnittes (13) ausgebildet und
dieser zwischen zwei Ringsitzen (14,15) von federnd zusammengespannten Teilen (19,29) einer Tragkonstruktion gehalten wird.
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