DE3036763A1

DE3036763A1 - Refractory lining for a metal pipe

Info

Publication number: DE3036763A1
Application number: DE803036763A
Authority: DE
Inventors: I Blom; R Vuokivi
Original assignee: Hoganas AB
Current assignee: Hoganas AB
Priority date: 1979-03-16
Filing date: 1980-02-28
Publication date: 1982-02-11
Also published as: SE8101101L; NO803276L; BR8008777A; WO1980001923A1; FR2451400A1; ES489548A1; BE882228A; IT8020686A0; US4367868A; FI800760A; GB2066733A; IT1131425B

Description

Titel der Erfindung . - ■ -

Hitzebeständige Ausfütterung, Auskleidung oder Verkleidung _] für ein Metallrohr

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine hitzebeständige Ausfütterung, Auskleidungoder Verkleidung für ein Metallrohr oder eine Metallröhre vorzugsweise ein Stahlroh, das bzw. die gegen hohe Temperatur und gegen den Angriff von geschmolzenen Metallen und Schlacken geschützt werden soll. Die Ausfütterung oder Verkleidung gegemäß der Erfindung ist vorzugsweise für die Verwendung mit so-

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genannten Lanzen in metallurgischen Verfahren, wie Lanzen für das Einspritzen eines Gases in ein geschmolzenes Metall bestimmt. Mit Vorteil kann die Ausfütterung oder Verkleidung auch für den Schutz von Metallrohren oder -röhren allgemein verwendet werden, wie für Brennerlanzen für Zementöfen und Kühlröhren in einem Durchstoßofen.

Stand der Technik

Lanzen für metallurgische Verfahren bestehen im Prinzip aus einem Stahlrohr, das am einen Ende mit einer Düse und am anderen Ende mit einem Lanzenhalter versehen ist, wobei das. Rohr von einem hitzebeständigen Gehäuse oder einer hitzebeständigen Ausfütterung oder Verkleidung umgeben ist. Diese hitzebeständige Ausfütterung bestand ursprünglich aus ring-----' förmigen hitzebeständigen Ziegeln, die miteinander mit einem hitzebeständigen Mörtel verbunden waren. In diesem jedoch wie in den meisten metallurgischen Ausfütterungen steht eine Tendenz, zu einer sogenannten monolithischen Ausfütterung überzugehen, die im allgemeinen beständiger und einfacher herzustellen ist.

Monolithische Ausfütterungen haben den Nachteil, daß sie nicht in gleichem Maße selbsttragend sind wie jene, die aus vorgefertigten Ziegeln bestehen. Sie konnten nicht mit einem isolierenden Luftraum zwischen der Ausfütterung und dem Lanzenrohr hergestellt werden wie bei Ausfütterungen oder Verkleidungen aus ringförmigen Ziegeln, da Versuche, so vorzugehen, viel zu oft zu Brüchen in der Ausfütterung führten

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und somit zu der Gefahr, daß geschmolzenes Metall durch die Brüche zu dem Lanzenrohr durchdrang · und es schmolz. Die monolithischen Ausfütterungen wurden so wie gewöhnlich hergestellt, indem man eine hitzebeständige Masse in eine Form, in welcher das Lanzenrohr die innere Wand bildet, formte. Verankerungsstücke wurden gewöhnlich auf das Lanzenrohr geschweißt, um zu gewährleisten, daß die Ausfütterung oder Verkleidung festgehalten wurde. Eine solche Konstruktion führt aber auch zur Bildung von Rissen in der Ausfütterung oder Verkleidung infolge thermischer Spannungen, die durch den großen Temperaturunterschied zwischen der Ausfütterung,... die in Berührung mit dem geschmolzenen Metall mit einer Temperatur von beispielsweise 1600° C steht, und dein Lanzenrohr, das eine Temperatur unterhalb 100° C infolge des stärken Luftstromes durch das Rohr hat, verursacht werden.

Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Ausfütterung oder Verkleidung eines Metallrohres oder einer Metallröhre, die es ermöglicht, die genannten Nachteile zu vermeiden oder zu vermindern. Die Verkleidung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei koaxial angeordnete zylindrische Wände besitzt, zwischen denen eine hitzebeständige keramische Masse eingeformt ist, wobei die innere zylindrische Wand' aus einer Metallröhre besteht, die auf dem Metallrohr gleiten kann, um thermische Bewegungen zwischen dem Metallrohr und der Verkleidung zu ermöglichen.

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Die Metallröhre ist so ausgebildet, daß sie auf dem Metallrohr gleitet. Daher gibt es notwendigerweise einen Zwischenraum zwischen dem Metallrohr und der Metallröhre, und dieser Zwischenraum vermindert die Wärmeüberführung zwischen der Verkleidung und dem Metallrohr.

Die Verkleidung kann so ausgebildet sein, daß die keramische Masse eine monolithische Einheit bildet. Alternativ kann sie aus mehreren Teilen bestehen, die während des Zusammenbaues mit Hilfe eines hitzebeständigen Zementes miteinander verbunden werden.

Die innere zylindrische Wand der Verkleidung ist so, daß sie aus einer dünnen Metallröhre besteht.

Es ist bevorzugt, daß die Metallröhre aus einem Metallblech" besteht, da dieses ein billiger Weg ist, Metallröhren her-.] zustellen. Eine bevorzugte Methode zur Herstellung einer Metallblechröhre besteht darin, einen Metallblechstreifen in die Form einer Röhre zu biegen. Der Streifen ist vorzugsweise mit Längsstegen und -nuten versehen, was zu einer spiralförmigen Riefelung der Metallblechröhre führt, welche folglich in der Lage ist, Wärmebewegungen leichter zu absorbieren. Die Röhre aus dünnem Metallblech kann auch mit aufgeschweißten Verankerungsstücken in herkömmlicher Weise versehen sein, um so die monolithische Verkleidung besser zu halten. Auch können Stahlfasern in die Verkleidungsmasse gemischt werden, um sie in an sich bekannter Weise zu verstärken.

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Die äußere zylindrische Wand kann beispielsweise aus einer Pappröhre bestehen. Wir bevorzugen jedoch, diese Wand auch aus einer Metallblechröhre bestehen zu lassen, die vorzugsweise durch Aufwickeln eines Metallblechstreifens zu Röhrenform hergestellt wird. Die Spiroröhre, die auf dem Markt ist, ist für diesen Zweck geeignet. Bei dieser Ausführungsform wird die Keramikmasse somit zwischen zwei Metallblechröhren eingeformt, die Teil der fertigen Verkleidung sind. Die Metallblechröhren schützen die Verkleidung gegen mechanische Zerstörung. Wenn die Verkleidung Teil einer Lanze ist, wie beispielsweise für das Entkohlen von geschmolzenem Stahl, wird die äußere Eisenblechröhre in der Tat von dem geschmolzenen Stahl gelöst, doch werden dem Stahl so nur Eisen und keine Fremdsubstanzen zugeführt. .'-

Die hitzebeständige keramische Masse wird zwischen die beiden koaxialen Röhren in feuchtem Zustand eingeformt. Um das. Trocknen der Masse zu erleichtern, können die Röhren mit kleinen Löchern perforiert werden. Als Beispiele keramischer Massen können Tonerdemassen und basische Form- und Stampfmassen erwähnt werden.

Beste Art der Ausführung der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Fig. 1 erläutert einen Teil einer Lanze, die mit einer Verkleidung nach der Erfindung versehen ist. Fig. 2 erläutert, wie die innere Metallblechröhre mit

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Verankerungsteilen versehen sein kann. Fig. 3 erläutert eine Lanze mit einer Verkleidung gemäß der Erfindung. Fig. 4 erläutert eine Lanze mit der aus mehreren Abschnitten bestehenden Verkleidung. Fig. 5 erläutert eine Lanze mit verdickten Abschnitten an exponierten Stellen.

Fig. 1 erläutert ein Lanzenrohr 1 aus Stahl, dessen mit Gewinde versehenes Ende 7 in eine Düse 5 aus Aluminiumoxid paßt. Das Lanzenrohr 1 ist von einer Röhre aus dünnem Metallblech umgeben, die durch spiralförmiges Aufwickeln eines Metallblechstreifens 3 mit hervortretenden Abschnitten 3a unter Bildung von Riefelungen hergestellt wurde. Unten wir<3 _} der Streifen 3 von einer Klammer 8 gehalten. Koaxial mit dex: Röhre 3 gibt es eine Kartonröhre 4, die aus mehreren durch, Manschetten 6 miteinander verbundenen Abschnitten besteht. ' ■ Eine hitzebeständige keramische Masse wird in den Raum 2 ; zwischen der Metallblechröhre 3 und der Kartonröhre 4 einge-* formt. Wenn die Lanze verwendet wird, wird die Verkleidung* mit Hilfe der Klammer 8 an dem Lanzenrohr 1 befestigt, kann aber im übrigen wegen des Vorhandenseins der Metallblechröhre 3 entlang dem Lanzenrohr gleiten, wenn es eine Wärmebewegung gibt.

Fig. 2 erläutert ein Stahlrohr 10, das von einer dünnen Metallblechröhre 11 mit ringförmigen Vorsprüngen 12, die Riefelungen bilden, umgeben ist. Verankerungsteile 15 sind auf die Metallblechröhre geschweißt. Koaxial mit der Röhre 11 ist eine Kartonröhre 13 angeordnet. Eine hitzebeständige Keramikmasse wird in den Raum 14 zwischen den Röhren 11 und 13

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eingefüllt, und diese Masse umgibt die Verankerungsteile und wird so starr mit der Röhre 11 verbunden.

Fig. 3 erläutert eine Lanze, die ein Stahlrohr 21 enthält, welches oben mit einem Nippel 22 ausgestattet ist, um mit einem Schlauch beispielsweise für die Sauerstoffzufuhr verbunden zu werden. Das untere Ende des Rohres 21 ist geschlossen und mit einem Stützfuß 24 versehen. Nahe seinem unteren Ende ist das Rohr 21 mit drei sich radial erstreckenden Düsen 23 ausgestattet. Das Rohr 21 ist von einer inneren Metallblechröhre 25, die sich abwärts zu den Düsen 23 erstreckt, und von einer äußeren Metallblechröhre 26 koaxial zn" der inneren Röhre umgeben. Das untere Ende der äußeren Me---tallblechröhre 26 ist mit einem Boden 27 versehen, an dem der Stützfuß 24 anliegt. Der Raum 28 zwischen den Metallblechröhren ist mit einer hitzebeständigen Keramikmasse ausgefüllt. Um das Entweichen von Wasserdampf aus der Kera~.-. mikmasse zu erleichtern, ist die äußere Metallblechröhre 26"" mit einigen feinen Löchern 29 versehen. Die Röhre 26 ist außerdem mit öffnungen 30 versehen, die mit den Enden der Düse 23 zusammenfallen. Wenn die Keramikmasse eingegossen wird, wird die Lanze zweckmäßig in vertikale Stellung mit dem Boden 27 auf einen Vibriertisch gebracht, um eine dichte Masse zu erhalten. In der betrachteten Lanze wird die Verkleidung mit dem Stahlrohr 21 an ihrem unteren Ende vereinigt, ist aber im übrigen in der Lage, entlang dem Stahlrohr zu gleiten, wenn Wärmebewegung auftritt, und zwar infolge des Zwischenraumes zwischen dem Stahlrohr 21 und der inneren Metallblechröhre 25.

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Fig. 4 erläutert eine Lanze, die ein Stahlrohr 51 enthält, welches an seinem oberen Ende einen Nippel 54 hat, um mit einem Schlauch verbunden zu werden, und an seinem unteren Ende einen Abschnitt 52 mit einem Schneckengewinde und eine Auslaßdüse 53 hat. Das Stahlrohr ist durch eine Verkleidung geschützt, die aus mehreren Abschnitten 55 bis 60 besteht. Die einander benachbarten Oberflächen der Abschnitte haben Schultern 69, um den Zusammenbau der Abschnitte in koaxialer Lage zu erleichtern. Ein ringförmiges Teil 61 ist auf dem Rohr 51 nahe seinem oberen Ende befestigt und trägt eine Spiralfeder 62, welche an einer Unterlegscheibe 63 anliegt, welche auf dem oberen Abschnitt 60 aufliegt.

Zur Hertellung der Lanze wird das untere Ende 52, 53 des Stahlrohres 51 in eine Form gegeben, die aus der Metallblechröhre 55 des untersten Abschnittes besteht. Diese Metallblechröhre 55 wurde mit einem Boden 66 mit einer mittigen ' öffnung 67 versehen. Eine Keramikmasse 68 wird in die so "" gebildete Form eingeformt. Der Keramikkörper 68 wird fest auf dem Stahlrohr 51 befestigt infolge der Gegenwart des Abschnittes 52 mit Schneckengewinde. Die anderen Abschnitte 56 bis 60 werden hergestellt, indem man eine Keramikmasse 65 in eine Form einformt, die aus einer äußeren Metallblechröhre 56 und einer inneren Metallblechröhre 64 besteht. Die vollständigen Abschnitte werden auf das Stahlrohr 51 aufgesetzt. Es ist bevorzugt, einen hitzebeständigen Zement zwischen benachbarte Oberflächen der Abschnitte einzufügen. Auf diese Weise bildet die keramische Masse der gesamten Verkleidung eine monolithische Einheit. Die ünterlagsschei-

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be 63, die Feder 62 und das Ringteil 61 werden nun montiert, und das Ringteil 61 wird mit Hilfe einer Einstellschraube in einer Stellung auf dem Stahlrohr 51 befestigt, in der sie die Feder 62 spannt.

Die Lanze in Fig. 5 ist für das Einspritzen von gasförmigen und pulverförmigen Materialien in ein geschmolzenes Metall bestimmt. Sie enthält ein Stahlrohr 32 mit einem Nippel 33 für einen Schlauch, Düsen 34 und einen Stützfuß 36. Die innere Röhre 37 der Verkleidung besteht aus einem aufgewikkelten Metallblechstreifen mit vortretenden Abschnitten 35, die Riefelungen bilden. Die äußere Röhre der Verkleidung ; besteht aus Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers, näm*-. :

lieh einem oberen schmalen Abschnitt 38, einem breiten Ab-

schnitt 41, der so berechnet ist, daß er während der Verwendung der Lanze in die auf dem geschmolzenen Metall schwimmende Schlackenschicht kommt, einem darunterliegenden schmalen Abschnitt 39 und ganz unten einem breiten Abschnitt 4&, der durch die aufgedrückten gasförmigen und pulverförmigen Materialien, die durch die öffnungen 42 in der Röhrenwand ausfließen, starken Spannungen ausgesetzt ist. Die Röhrenabschnitte 38 bis 41 werden mit Hilfe von Verbindungsmuffen miteinander verbunden, von denen jede einen engeren zylindrischen Abschnitt 43, einen konischen Abschnitt 44 und einen breiteren zylindrischen Abschnitt 45 aufweist. Die hitzebeständige Keramikmasse 46 wird vorzugsweise mit dem Boden 47 des unteren Röhrenabschnittes 40 auf einem Vibriertisch liegend unter Vibration verdichtet.

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Claims

Patentansprüche

1. Hitzebeständige Ausfütterung, Auskleidung oder Verkleidung für ein Metallrohr, das gegen hohe Temperatur und gegen den Angriff von geschmolzenen Metallen und Schlakken geschützt werden soll, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zwei koaxial angeordneten zylindrischen Wänden (25, 26) besteht, zwischen denen eine hitzebeständige keramische Masse (28) eingeformt ist, wobei die innere zylindrische Wand (25) aus einer Metallröhre besteht, die gegenüber dem Metallrohr (21) gleiten kann und so eine Wärmebewegung zwischen dem Rohr und der Ausfütterung, Auskleidung oder Verkleidung ermöglicht.

2. Hitzebeständige Ausfütterung, Auskleidung oder Verkleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere zylindrische Wand (26) auch aus einer Metallblechröhre besteht.

3. Hitzebeständige Ausfütterung, Auskleidung oder Verkleidung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Metallblechröhre (25, 26) durch spiralförmiges Wickeln eines Metallblechstreifens gebildet ist.

4. Hitzebeständige Ausfütterung, Auskleidung oder Verkleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Metallblechröhre (37) mit Umfangsriefelungen (35) für die Aufnahme von Wärmebewegungen versehen ist.

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5, Hitzebeständige Ausfütterung, Auskleidung oder Verkleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Metallblechröhre (26) perforiert ist und so das Austrocknen der hitzebeständigen Keramikmasse erleichtert.

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