DE3047541C2 - Blasform zum Flammspritzen - Google Patents
Blasform zum FlammspritzenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Blasform zum Flammspritzen, wie sie im Eisenhüttenwesen
zu Reparaturen und Überholungen des Futters von metallurgischen
Aggregaten verwendet wird.
Die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 umrissene bekannte Blasform, von der die Erfindung ausgeht, ist
aus der DE-PS 22 00 667 bekannt und befriedigt an sich auch schon hohe Anforderungen an die Qualität des
Überzuges, der auf das Futter metallurgischer Aggregate aufgebracht wird.
Bei dieser bekannten Ausbildung ist das wassergekühlte Gehäuse auch in Form von zwei konzentrischen
Rohrleitungen ausgebildet, die die konzentrischen Rohrleitungen für das Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemäsch
und der: Sauerstoff umgeben, und alle vier konzentrischen
Rohre sind in der zur Düsenachse senkrechten Ebene um einen Winkel von 15 bis 30° gebogen, und
die Düsen für das Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch und den Sauerstoff sitzen am Ende der jeweiligen Rohrleitungen
und sind gegenüber diesen im rechten Winkel ausgerichtet Mit dieser Blasform wird ein wirkungsvolles
Anschmelzen des Feuerfeststoffes an der Oberfläche des Futters metallurgischer Aggregate erzielt
Andererseits ist die Leistung der bekannten Blasform wegen des Vorhandenseins nur je einer Düse recht eingeschränkt
und die Auftragung eines neuen Überzugs auf das Futter eines metallurgischen Aggregates dauert
recht lange.
Wegen der gebogenen Gestalt der Blasform sind außerdem sowohl die Hersteilung als auch die Handhabung
derselben erschwert, letzteres insbesondere beim Ein- und Herausführen der Blasform in und aus dem
Innenraum eines metallurgischen A^regates.
Auch ist die Rohrleitung für das pulverförmige Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch
an den Biegestellen einem intensiven Verschleiß ausgesetzt, was die Lebensdauer der Blasform wesentlich verkürzt
Schließlich kann es nachteilig sein, daß das Vermischen des pulverförmigen Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemischs
und des Sauerstoffs erst nach deren Austritt aus den Düsen stattfindet. Das pulverförmige Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch
und der Sauerstoff treten als parallele Strahlen aus, so daß ihre Vermischung miteinander
eine beträchtliche Zeitspanne und damit auch Wegstrecke in Anspruch nimmt, und die Brennzone sich
juf eine beträchtliche Länge von der Düse ausdehnt. Man läßt den Flammenstrahl deshalb tangential auf das
Futter des metallurgischen Aggregates auftreffen, was aber wiederum zur Folge hat, daß die Feuerfeststoffteilchen
in die Futteroberfläche nur schwach eindringen. Das führt seinerseits zu einem erheblichen Austrag der
feindispersen Phase des pulverförmigen Gemisches zusammen mit den Gasen aus dem Konverterinnenraum.
Aus der Zeilschrift »Metallurg«, Moskau, Verlag »Metallurgiya« 1977, Nr. 12, S. 25-26 ist eine Blasform
aus einem wassergekühlten Gehäuse mit konzentrischen Rohrleitungen für die Zufuhr eines pulverförmigen
Fcuerfcstsioff-Brennstoff-Gemisches und für Sauerstoff bekannt, wobei das pulverförmige Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch
und der Sauerstoff jeweils durch mehrere Düsen (z. B. fünf) rechtwinklig zur Ober-
fläche des Futters des metallurgischen Aggregates austreten.
Diese Blasform ist konstruktiv einfach und von hoher Betriebssicherheit, da die Rohrleitungen nicht gebogen
sind Auch ist wegen des rechtwinkligen Auftreffens des Flammenstrahls auf die Futteroberfläche des
metallurgischen Aggregates die Qualität des aufgebrachten Feuerfeststoffüberzuges etwas verbessert
Trotz dieser Vorteile ist jedoch der Ausnutzungsgrad des auf die Futteroberfläche geblasenen Feuerfeststoffs
nicht wesentlich verbessert und auch die Qualität des hergestellten Oberzuges noch nicht voll befriedigend.
Auch hier werden das pulverförmige Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch
und der Sauerstoff in parallelen Strahlen zugeführt, so daß ihre Vermischung recht langsam
vor sich gehL Die zur Entzündung notwendige Vermischung des pulverförmigen Feuerfeststüff-Brennstoff-Gemisches
und des Sauerstoffes wird praktisch erst im Augenblick des Strahlaufpralls auf die Futteroberfläche
des metallurgischen Aggregates erreicht, so daß Brennstoffverbrennung erst hier beginnt und weiter
bei der Flammenstrahlbewegung am Futter entlang stattfindet. Das führt dazu, daß ein Teil des Feuerfeststoffes
nicht ausreichend erwärmt und erweicht wird und deshalb auch nicht zuverlässig auf die Futteroberfiäche
aufgeschmolzen wird, sondern zusammen mit Abgasen aus dem Konverterinnenraum ausgetragen
wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter Beseitigung der genannten Schwierigkeiten eine Blasform
zum Flammspritzen des Futters von metallurgischen Aggregaten zu schaffen, mit der bei guter Ausnutzung
der Feuerfeststoffe eine hohe Qualität des auf das Futter
der metallurgischen Aggregate aufgebrachten Überzüge erzielt werden kann, und zwar bei hoher zeitlicher
Überzugsleistung.
Ausgehend von der gattungsgemäß vorausgesetzten Ausbildung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst
durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale. Mit einer solchen konstruktiven
Ausführung der Blasform werden hohe Durchsatzmuigen an Feuerfeststoff, Brennstoff und
Sauerstoff erzielt und dennoch eine ausreichende Brennzone für den Brennstoff und Erwärmungszone für
die Feuerfeststoffteilchen zu ihrer Erwärmung auf die erforderliche Temperatur im Raum zwischen der Blasform
und der Futteroberfläche des metallurgischen Aggregates geschaffen. Insbesondere kommt es zu einer
ausreichenden Vermischung des pulverförmigen Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisches
und des Sauerstoffes, die schon intensiv innerhalb der Sauerstoffzufuhrdüse einsetzt Dies bewirkt seinerseits die Brennstoffentzündung
in unmittelbarer Nähe des Austritts des pulverförmigen Feujrfeststoff-Brennstoff-Gemisches, was eine
verbesserte Qualität des aufgebrachten Überzuges, ein vermindertes Austragen des Feuerfeststoffes aus dem
Innenraum des metallurgischen Aggregates und dadurch eine Steigerung des Ausnutzungsgrades von Feuerfeststoff,
Brennstoff und Sauerstoff gewährleistet.
Der Umstand, daß die Flammenfront näher beim Austrittsquerschnitt der Sauerstoffdüse liegt und die Beschleunigung
des Verbrennungsvorganges führen zum Erwärmen und Erweichen der Feuerfeststoffteilchen
unmittelbar im Flammenstrahl, bevor sie gegen die Futteroberfläche des metallurgischen Aggregates aufprallen.
Sie treffen dadurch im plastischen Zustand auf, wodurch der größte Teil von ihnen haften bleibt und nur
kleine Restmengen ausgetragen werden. Auch ist die Gefahr gemindert, daß U'.geschmolzene Feuerfeststoffteilchen
in den aufgebrachten Überzug eingebunden werden, was die Qualität des aufgebrachten Überzuges
beeinträchtigen würde.
Wenn gemäß Anspruch 2 die Sauerstoffdüsen einen elliptischen Querschnitt aufweisen, wird es möglich, den
Entzündungsvorgang des Brennstoffes an zwei gegenüberliegenden Abschnitten des Flammenstrahls auf der
kleineren Ellipsenachse zu beschleunigen.
Durch die in Anspruch 3 vorgeschlagenen Rillen wird die Sauerstoffströmung über schmale Abschnitte des
Raumes zwischen den Düsen abgebremst, und die Strecken, auf denen das Vermischen von Brennstoff und
Sauerstoff sowie die Brennstoffentzündung stattfinden, werden verkürzt
Im ähnlichen Sinne wirkt der Weiterbildungsvorschlag gemäß Anspruch 4, der besonders geeignet ist für
Blasformen für metallurgische Aggregate mit großem Inhalt, wo eine große Reichweite des Flammenstrahls
erforderlich ist
Anspruch 5 hat eine Weiterbildung zum Gegenstand, die ebenfalls ein intensiveres Vermischen von Feuerfeststoff,
Brennstoff und Sauerstoff \v tinem Verhältnis
sicherstellt, welches zur Verbrennung in unmittelbarer
Nähe der öffnung der Düsen erforderlich ist Außerdem wird die Länge der Brennzone verkürzt, die Wärmeentwicklung
pro Volumeneinheit des Flammenstrahls vergrößert, was sich beim Aufbringen des feuerfesten
Überzuges auf die Futteroberfläche metallurgischer Aggregate mit beschränkten Abmessungen des Innenraumes
sowie auf solche Futteroberflächen, die nach unten gerichtet sind, z. B. Gewölbe von Stahlschmelzaggregaten,
günstig auswirkt
Ähnliches gilt für die Weiterbildung gemäß Anspruch 6, die dazu eine besonders gleichmäßige Verteilung
der Komponenten über den Querschnitt des Flammenstrahls begünstigt Im Ergebnis wird die Qualität
des auf das Futter eines metallurgischen Aggregates aufgebrachten Feuerfeststoffüberzuges verbessert und
das Austragen des Feuerfeststoffes aus dem Innenraum des metallurgischen Aggregates vermindert.
Gemäß Anspruch 7 kann eine noch intensivere Vermischung von Feuerfeststoff, Brennstoff und Sauerstoff
in einem Verhältnis erzielt werden, das zur Entzündung des Brennstoffs unmittelbar beim Ausströmen aus dem
Austrittsquerschnitt der kegelstumpfförmigen Blende erforderlich ist; auch kann der Öffnungswinkel und die
Härte des Flammenstrahls in recht weitem Bereich geändert werden, wodurch das gleichmäßige Aufbringen
des Überzuges begünstigt wird sowie die Futteroberfläche metallurgischer Aggregate mit sehr beschränkten
Abmessungen des Innenraumes flammgespritzt werden kann.
Die keilförmigen Einsätze gemäß Anspruch 8 bewir ken schließlich eine intensivere Verdrallung des Sauerstuffstromes
und damit eine bessere Vermischung von Brennstoff, Sauerstoff und Feuerfeststoff sowie Verkürzung
der Brennzone des Brennstoffs und Erwärmungszone der Feuerfeststoffteilchen im Flammenstrahl.
Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung von Ausführt ngsbeispielen anhand der Zeichnungen
weiter e'läutert. Es zeigt
F i g. 1 die Ansicht einer Blasform im Bereich der Austrittsöffnungen
der Düsen;
F i g. 2 den Querschnitt nach Linie 1I-II der F i g. 1;
F i g. 3 den Längsschnitt durch die Ebene der größeren Ellipsenachse dei ?lliptischen Sauerstoff düse;
F i g. 4 eine zweite Ausführungsform einer Blasform im Längsschnitt auf dem Abschnitt der Austrittsöffnun-
gen der Düsen mit Kanälen, die zur Zentralachse der
Düse unter einem Winkel verlaufen;
F i g. 5 die zweite Ausführungsform der Blasform in der Draufsicht auf die Düsenöffnungen;
F i g. 7 eine dritte Ausführungsform einer Blasform im
Querschnitt, bei der in den Wänden der Düse Schlitznuten ausgeführt sind;
Fi g. 10 eine vierte Ausführungsform einer Blasform
im Querschnitt, bei der die Wände der Düse in zwei Teile aufgeteilt sind;
Die Blasform zum Flammspritzen gemäß F i g. 1 bis "*
hat ein wassergekühltes Gehäuse in Form zweier konzentrischer Rohre 1 und 2, in denen weitere Rohrleitungen 3 und 4 für die Sauerstoffzufuhr und für die Zufuhr
eines pulverförmiger; Feuerfestsioff-Brennsioff-Gemisches konzentrisch angeordnet sind. Der Ringkanal zwischen den Rohren 1 und 2 dient zur Zuleitung von Kühlwasser und der Ringkanal zwischen den Rohren 2 und 3
zur Ableitung dieses Kühlwassers.
Durch den Ringkanal zwischen den Rohren 3 und 4 wird der Sauerstoff zugeführt, und durch das Zentralrohr 4 wird das Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch zugeführt. Längs einer Mantellinie der Rohrleitung 4 sind
Düsen 5 für das pulverförmige Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch befestigt. Gleichachsig mit ihnen sind
längs der Rohrleitung 3 Düsen 6 für den Sauerstoff angebracht
Das Austrittsende jeder Düse 5 für das pulverförmige
Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch befindet sich unterhalb des Austrittsendes der zugehörigen Sauerstoffdüse
6, und zwar in einem Abstand L, der das 2.5fache des Innendurchmessers c/der Düse 5 für das pulverförmige
Feuerfeststoff-Brennstoff-Genilsch beträgt.
Der Abstand L kann zwischen dem 1 fachen und dem 5fachen des Innendurchmessers (/der Düse 5 liegen. Bei
einer Verringerung dieses Abstandes unter Ic/ wird der
Effekt, der durch die Wechselwirkung der Strahlen im Raum zwischen den Austrittsquerschnitten der Düsen 5
und 6 entsteht, nur gering sein; bei einer Vergrößerung des Abstandes L über Sd würde es zu einem Abrieb und
damit Verschleiß der Wände der Düse 6 kommen, weil der Feuerfeststoff schon in die Randzonen des Strahls
gelangen würde, bevor er die Düse 6 verläßt.
Die Düse 6 für den Sauerstoff hat einen langgestreckten Querschnitt und zwar im Beispiel gemäß Fig. 1, 2
und 3 einen Querschnitt in Form einer Ellipse. Die größere EllipsenacirSe der Düse 6 verläuft in Richtung der
Rohrleitung 3.
In der Außenfläche der Wände der Düse 5 für das pulverförmige Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch sind
Rillen 7 vorgesehen, deren Tiefe h der minimaien Breite des Spaltes zwischen der Düse 5 und der Düse 6 entspricht In der Praxis kann die Tiefe h der Rillen 7 in
einem Bereich von 03 bis 1,2 der minimalen Breite des
Spaltes zwischen der Düse 5 und der Düse 6 liegen. Bei einer Tiefe A der Rillen 7 von weniger als 03 der minimalen Breite des Spaltes zwischen der Düse 5 und der
Düse 6, wird die Bremswirkung des Sauerstoffstrahls im engen Querschnitt durch die Rillen 7 nur unbedeutend
sein, während eine Vergrößerung der Tiefe h der Rillen 7 über das l^fache der minimalen Breite des Spaltes
zwischen der Düse 5 und der Düse 6 zu keiner Zunahme der Bremsung des Sauerstoffstrahls durch die Rillen 7
führt.
Bei der zweiten Ausbildungsform gemäß Fig.4, 5 und 6 sind Düsen 8 für das pulverförmige Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch vorgesehen, in deren Wänden
abwechselnd Innenkanäle 9 und Außenkanäle 10 ausgeführt sind, die einen keilförmigen Querschnitt haben und
sich in Längsrichtung zu der öffnung der Düse 8 hin unter Neigungswinkeln zur Zentralachse von α und β
gleich 18° erweitern. Die Divergenzwinkel λ und/?der
keilförmigen Kanäle können im Bereich von 5 bis 25° liegen und hängen ab von den Abmessungen des metallurgischen Aggregates, den wärmephysikalischen Eigenschaften und der Fraktionszusammensetzung des
Feuerfeststoffes sowie den physikalisch-chemischen Eigenschaften und der Fraktionszusammensetzung des
Brennstoffes.
Sind die Divergenzwinkel der Kanäle kleiner als 5°, wird der Effekt, der durch das gegenseitige Eindringen
der Strahlen entsteht, nur gering sein; sind die Divergenzwinkel größer als 25°. kann es vorkommen, daß der
eine keilförmige Strahl den anderen durchschneidet, und die Komponenten sich aus dem Flammenstrahl entfernen.
Die Düse 11 für den Sauerstoff hat im betrachteten Beispiel die Form eines Zylinders. Die öffnung der Düse
8 für das pulverförmige Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch befindet sich innerhalb der Düse 11 für den Sauerstoff hi einem Abstand L von der öffnung der Düse 11,
der dar ?,5fache des Innendurchmessers der Düse 8 beträgt.
F i g. 7, 8 und 9 zeigen eine dritte Ausbildung einer
Blasform, bei der die Düse 12 für das pulverförmige Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch mit längsverlaufenden Schlitznuten 13 versehen ist, während die Düse 14
für den Sauerstoff zylinderförmig ausgebildet ist. Die Schlitznuten 13 haben eine Breite b gleich dem 0,2fachen des Innendurchmessers c/der Düse 12 für das pulverförmige Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch und eine
Höhe H gleich dem 2fachen des Innendurchmessers d der Düse 12 für das pulverförmige Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch.
Die Nuten 13 sind tangential zur Innenwand der Düse 12 gerichtet. In Abhängigkeit von der erforderlichen
Verdrallung der Komponenten in den Strahlen kann sich die Breite der Schlitznuten 13 in einem Bereich von
0.1- bis 03fachen des Innendurchmessers c/der Düse 12
für das pulverförmige Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch ändern. Die Ausführung der Schlitznuten 13 mit
einer Breite von weniger als dem 0,1 fachen des Innendurchmessers c/der Düse 12 für das pulverförmige Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch ist unzweckmäßig, da
dann eine unzureichende Sauerstoffmenge in dl.- Düse 12 für das pulverförmige Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch gelangt und die Verdrallung des Strahls nur unwesentlich sein wird. Eine Vergrößerung der Breite der
Nuten 13 über das 03fache des Innendurchmessers d der Düse 12 für das pulverförmige Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch kann zu einer erheblichen Drucksteigerung innerhalb der Düse 12 für das pulverförmige
Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch führen, wodurch das Ausströmen desselben verhindert würde. Die optimale
Größe für die Breite der Schlitznut 13 beträgt 0,2 des Innendurchmessers c/der Düse 12 für das pulverförmige
Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch.
Die optimale Höhe H der Schlitznuten 13 beträgt 2 Innendurchmesser c/der Düse 12 für das pulverförmige Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch. Bei einer Höhe
H der Schlitznut 13 von weniger als einem Innendurch-
messer (/der Düse 12 für das pulverförmige Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch gelangt eine unzureichende
Sauerstoffmenge in die Düse 12, und die gewünschte Verdrallung des Strahls ist nur unbedeutend. Bei einer
Höhe H der Schlit-'.nutcn 13 von mehr als dem 5Fachen des Innendurchmessers «/der Düse 12 für das pulverförmige Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch nimmt die
Durchsalzmenge an Sauerstoff in der Düse 12 zu, was eine E:'»ühung des Strömungswiderstandes gegen den
Ausfluß Ues pulverförmigen Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemischs und eine Verringerung der Durchsatzmenge
desselben zur Folge hat.
In Fig. 10, 11 und 12 ist eine vierte Blasformausführung dargestellt, bei der die Wände jeder Düse 15 für
den Sauerstoff in zwei Teile aufgeteilt sind, von denen der Unterteil 16 einen elliptischen Querschnitt und zwei
Wandbohrungen 17 und 18 aufweist, die einander diametral gegenüberliegen und tangential zur Düse 19 für
das pulverförmige Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch berichtet £'η<Ί
Um die konstruktive Ausführung zu vereinfachen, kann man den Unterteil 16 der Düse 15 mittels Platten
20 und 21 montieren.
An der Innenfläche jeder Düse 15 für den Sauerstoff ist vor der Düsenöffnung ein kegelstumpfförmiger Einsatz 22 befestigt, der mit seiner kleineren Grundfläche
ins Innere der Düse 15 für den Sauerstoff gerichtet ist. In unmittelbarer Nähe der Düse 19 für das pulverförmige
Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch und nahe jeder Bohrung 17 und 18 im Wandunterteil 16 der Düse 15 für den
Sauerstoff sind keilförmige Einsätze 23 so angebracht, daß e ;ie ihrer Oberflächen eine Fortsetzung der Innenwand der zugehörigen Bohrung 17 oder 18 bildet.
Durch die beschriebene Ausbildung wird dem Sauerstoffstrom am Eintritt in den Spalt zwischen der Düse 15
und der Düse 19 eine Drehkomponente um die Düse 19 herum erteilt Durch die Einsätze 23 werden Sauerstoffgegenströmungen verhindert, die entgegen dem durch
die Bohrungen 17 und 18 eintretenden Sauerstoffstrom gerichtet sein könnten, was den Drall des Sauerstoffstromes um die Düse 19 für das pulverförmige Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch herum vergrößert.
Der Betrieb der beschriebenen Blasformen zum
Flammspritzen von metallurgischen Aggregaten verläuft wie folgt:
Vor dem Beginn des Flammspritzens wird der Kühlwasserkreislauf in Gang gesetzt und die Blasform wird
in den Innenraum des metallurgischen Aggregates so eingeführt, daß die Düsen 5 und 6 auf den auszubessernden Bereich der Futteroberfläche des metallurgischen
Aggregates gerichtet sind.
Durch die Zentralrohrleitung 4 und durch die Düsen 5 wird pulverförmiges Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch zugeführt. Zu Beginn des Flammspritzens wird
mit einer Durchsatzmenge des pulverförmigen Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisches gleich 20 bis 25% des
Nenndurchsatzes gearbeitet Durch den Ringkanal zwischen den Rohrleitungen 3 und 4 sowie die Ringkanäle
zwischen den Düsen 5 und 6 wird danach der Sauerstoff zugeführt, und zwar in einer Durchsatzmenge, die zur
vollständigen Verbrennung des Brennstoffs ausreicht, der mit dem pulverförmigen Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch durch die Düse 5 zugeführt wird. Nach der
Entzündung des Brennstoffs stellt man die endgültigen Durchsatzmengen für den Sauerstoff und das pulverförmige Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch ein und führt
die vorgesehenen Ausbesserungs- bzw. Neubeschichtungstrbeiten durch, indem man den Flammenstrahl
über die Futteroberfläche führt und so den Feuerfeststoff auf die auszubessernden Bereiche der Futteroberflächc aufträgt.
Aus jeder der Düsengruppen strömt das pulverförmige Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch als achssymme
trischer Zentralstrahl und der Sauerstoff als Ringstrahl aus, der den Fcuerfeststoff-Brennstoff-Gcmischstrahl
umgibt. Dabei führt die Zurückversetzung der Mündung der Düsen 5 innerhalb der Düsen 6 um den Ab-
stand L dazu, daß eine Vermischung der Komponenten der Strahlen schon in dem Austrittsbereich der Düse 6
einsetzt.
Beim Einsatz der Blasform in der ersten Ausbildung gemäß Fig. 1, 2 und 3 hat der Sauerstoffstrahl eine im
Querschnitt elliptische Form, in deren Mittelpunkt sich der Feuerfeststoff-Brennstoff-Strahl befindet. In der
Ebene der kleineren Ellipsenachse ist die Stärke des Sauerstoffstrahls minimal. Mit der Verminderung der
Stärke des Sauerstoffstrahls auf diesen diametral gegen-
?n überliegenden Abschnitten wird auch die Strecke kleiner, auf der die Vermischung des Brennstoffs und des
Sauerstoffs im zur Entzündung erforderlichen Verhältnis stattfindet und Hochtemperaturgase aus dem Raum
des metallurgischen Aggregates angesaugt werden. Au
ßerdem bewirken die Rillen 7 an der Außenfläche der
Düsen 5 eine Senkung der Sauerstoff-Ausflußgeschwindigkeit in diesen beiden Bereichen, was ebenfalls zur
beschleunigten Entzündung des Brennstoffes beiträgt.
Nach der Brennstoff-Entzündung an den beiden Sei
ten des vereinigten Strahls aus Sauerstoff und dem pul
verförmigen Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch geschieht die weitere Verbrennung in Bewegungsrichtung
des Flammenstrahls an der Phasengrenze zwischen dem Feuerfeststoff mit Brennstoff und dem Sauerstoff. Der
im Querschnitt zunächst elliptische Strahl nimmt allmählich eine Rundform an. Während der Änderung der
Querschnittsform des Strahls findet eine intensive Vermischung der Komponenten statt, wobei die Verbrennung des Flammenstrahls eine beschleunigte Vermi-
schung fördert.
Die Feuerfeststoffteilchen werden im Hochtemperatur-Flammenstrahl rasch auf eine Temperatur erwärmt,
bei der sie in den plastischen Zustand übergehen; in diesem Zustand dringen sie in die Futteroberfläche des
metallurgischen Aggregates ein, wobei ein haltbarer Überzug gebildet wird, der mit dem Werkstoff des
Grundfutters zusammensintert Die Haltbarkeit des so erhaltenen Überzuges ist höher als die eines Überzugs,
der bei Zuführung der festen Komponenten in Form
so eines runden Zentralstrahles und des Sauerstoffs in Form eines ringförmigen Strahles erhalten wird, und
zwar um etwa 20%.
L/ie Blasform in dieser ersten Ausbildung wird zweckmäßigerweise zum Flammspritzen des Futters von me-
tallurgischen Aggregaten mittlerer Abmessung eingesetzt, wenn der Abstand zwischen den Düsenöffnungen
und Futteroberfläche 2 bis 3 m beträgt
Bei der Blasform in der zweiten Ausbildung gemäß F i g. 4, 5 und 6 erfolgt die Zuführung des pulverförmi
gen Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisches durch die Dü
se 8, die auf dem Eintrittsabschnitt einen runden Querschnitt hat, der dann bis zur Düsenmündung in einen
sternartigen Querschnitt übergeht wobei die Querschnittsfläche der keilförmigen Kanäle in Richtung zum
Austritt hin zunimmt Der Sauerstoff wird durch den Ringspalt zwischen den Düsen 8 und 11 zugeführt, in
dem vor der Mündung ebenfalls keilförmige Kanäle vorgesehen sind, deren Querschnittsfläche in Richtung
"Tf ^T A
zum Austritt hin zunimmt.
Durch die Änderung der Querschnittsform erhält der Zweiphasen-Strom aus Brennstoff und Feuerfeststoff
beim Durchströmen der Düse 8 eine erheblich vergrößerte Oberfläche und das gleiche gilt für den Sauerstoffstrom beim Durchströmen des Ringspalts. Dadurch
ergibt sich nach der Vereinigung der Strahlen eine ausgedehnte Phasengrenze, auf der der Sauerstoffstrom in
den zweiphasiKcn Feuerfeststoff-Brennstoffstrahl unter
einem bestimmten Winkel eindringt und umgekehrt ein Teil des zweiphasigen Feuerfeststoff-Brennstoffstrahls
in den Sauerstoffstrom eindringt. Es findet ein intensives Vermischen der Komponenten statt.
Ein Teil des Querschnitts im Strahlzentrum wird mit Sauerstoff gefüllt, während ein Teil des Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisches zur Randzone des Strahls verdrängt wird, infolge des Kontaktes des Brennstoffes mit
den Hochtemperaturgasen aus dem Raum des metallurgischen Aggregates entzündet sich der Brennstoff auf
großer ObcrHächc, und die Brennstoff-Verbrennung geschieht sehr schnell. Die Feuerfeststoff-Teilchen erwärmen sich rasch im Hochtemperatur-Flammenstrahl auf
eine Temperatur, bei der sie in den plastischen Zustand übergehen, und dringen in den Überzug mit einer zur
Bildung eines haltbaren feuerfesten Überzuges ausreichenden Geschwindigkeit ein.
Die Haltbarkeit eines solchen Überzuges ist um 20% höher als die Haltbarkeit eines Überzuges, der mit die
Komponenten in Form paralleler Strahlen zuführender Düsen aufgetragen wird.
Die Düsen dieser Bauart werden zweckmäßigerweise zum Flammspritzen des Futters von metallurgischen
Aggregaten großer Abmessungen eingesetzt, wenn der Abstand zwischen der Blasform und der Futteroberfläche 3 bis 4 m beträgt.
Mit den Düsen in der dritten konstruktiven Ausführung gemäß F i g. 7. 8 und 9 erfolgt die Zuführung des
pulverförmiger! Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisches
durch die im Querschnitt runde Zentraldüse 12, während der Sauerstoff durch den Ringspalt zwischen den
Wänden der Düse 12 für den Feuerfeststoff und Brennstoff und der Düse 14 für den Sauerstoff zugeleitet wird.
Eine Besonderheit bestellt darin, daß ein Teil des Sauerstoffs durch die in der Wand der Düse 12 für das pulverförmige Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch ausgeführten Schlitznuten 13 in den Kanal des Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisches gelangt, bevor dieses aus der Düse ausströmt Durch die Zuführung eines Teiles des Sauerstoffs in das pulverförmige Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch wird das Vermischen der Komponenten wesentlich verbessert Die aus den Schlitznuten 13 tretenden flachen Sauerstoffstrahlen haben eine bedeutend
höhere Geschwindigkeit als die Geschwindigkeit des Zweiphasen-Strahls der festen Komponenten, so daß sie
den Strahl des pulverförmigen Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemischs in eine Drehbewegung versetzen. Es
setzt dabei ein intensives Vermischen von Brennstoff, Feuerfeststoff und Sauerstoff ein.
Hinter der Mündung der Zentraldüse 12 für das pulverförmige Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch divergiert der sich drehende Zweiphasen-Strahl der festen
Komponenten und fließt unter den Fliehkraftwirkungen teilweise nach den Seiten auseinander, wobei er in den
ringförmigen Sauerstoffstrahl eindringt Es findet aufgrund dieser Transversalbewegungen der Komponenten ein rasches Vermischen von Sauerstoff, Brennstoff
und Feuerfeststoff statt
mit den Hochtemperaturgasen aus dem Innenraum des metallurgischen Aggregates und verbrennt in unmittelbarer Nähe der Öffnung der Düse 14. Es bildet sich ein
kurzer Hochtemperatur-Flammenstrahl. Im rotieren-
s den Flammenstrahl gleichen sich die Temperaturen, die Geschwindigkeiten und die Komponentenkonzentrationen im Querschnitt aus, so daß die Feuerfeststoff-Teilchen mit ungefähr gleichen Temperaturen und Geschwindigkeiten und damit vollständiger in die Futter-
oberfläche eindringen.
Zur Verbesserung des Eindringens der Teilchen in das Futter des metallurgischen Aggregates trägt der Umstand bei, daß sich der Flammenstrahl um die eigene
Achse dreht. Die Haltbarkeit eines solchen Überzuges
erhöht sich ungefähr um 20% im Vergleich zu einem
Überzug, der durch eine Gleichstrom-Zuführung der Komponenten erhalten wird, und der Grad des Eindrir ■
gens des Feuerfeststoffes in das Futter des metallurgischen Aggregates nimmt um 10 bis 20% zu.
Die Blasformen gemäß dieser dritten konstruktiven
Ausführung können für Reparaturarbeiten sowohl an großen, als auch an kleinen metallurgischen Aggregaten
wirkungsvoll eingesetzt werden. Beim Flammspritzen von großen Aggregaten wird dem Inneren der Zentral
düse 12 über die Schlitznuten eine beschränkte Sauer
stoffmenge zugeleitet; beim Flammspritzen von Aggregaten mit beschränkten Abmessungen wird die in die
Zentraldüse 12 eintretende Sauerstoffmenge vergrößert.
Bei der vierten Ausführungsform der Blasform gemäß Fig. 10, 11 und 12 wird das pulverförmige Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch als achssymmetrischer
Zweiphasen-Strahl durch die Zentraldüse 19 zugeführt, und die Zuführung des Sauerstoffes erfolgt in Form ei
nes rotierenden ringförmigen Strahls durch den Ringka
nal zwischen der Düse 19 und der Düse 15. Bevor das Gemisch von Feuerfeststoff, Brennstoff und Sauerstoff
aus den Düsen strömt muß es die Blende 22 durchströmen, wo ein intensives Vermischen der Komponenten
stattfindet
Der durch die Bohrungen 17 und 18 in Form von zwei tangential zur Zentraldüse 19 gerichteten STahlen eintretende Sauerstoff wird in Drehbewegung versetzt. Im
Raum zwischen der öffnung der Zentraldüse 19 und der
Blende 22 tritt der rotierende Sauerstoffstrom mit dem
Zweiphasen-Strahl des pulverförmigen Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisches in Wechselwirkung und erteilt
auch diesem eine Drehbewegung.
Beim Eintritt des Sauerstoffes und des pulverförmi
gen Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisches in den lichten
Querschnitt der Blende 22 findet ein intensives Vermischen der Komponenten statt, und zwar als Folge der
Drehbewegung der Komponenten und des Eindringens der Sauerstoffteilchen in das pulverförmige Feuerfest
stoff-Brennstoff-Gemisch unter einem nahezu rechten
Winkel.
Aus der Blende 22 strömt entzündungsfähiges Feuerfeststoff-Brennstoff-Sauerstoff-Gemisch aus, und der
Brennstoff entzündet sich durch den Kontakt mit den
Hochtemperaturgasen aus dem Innenraum des metallurgischen Aggregates und verbrennt in unmittelbarer
Nähe der Mündung. Die Verbrennung kommt in einem beschränkten Raum zum Abschluß. Der Flammenstrahl
ist trichterförmig; die Rotation des Flammenstrahls ge
währleistet ein gleichmäßiges Aufbringen des feuerfe
sten Überzuges auf das Futter des metallurgischen Aggregates.
11
rung gestaltet das Flammspritzen der Futter metallurgischer
Aggregate mit sehr beschränkten Abmessungen. Außerdem ist sie geeignet zum Flammspritzen von nach
unten gekehrten Flächen, z. B. der Gewölbe von Siemens-Martin-Öfen.
In solchen Anwendungsfällen wird 5 eine Erhöhung der Haltbarkeit des Ofcnfuttcrs um 35%
erzielt.
Für alle betrachteten Blasformen gilt, daß ihr Einsatz in heißen Aggregaten zweckmäßig ist, wenn die Futtertemperatur
höher als die Entzündungstemperatur des io Brennstoffes ist. Am besten findet die Reparatur der
Konverterfutter gleich nach Stahlabslich und der Schlackenabführung bei einer Temperatur des Futters
von 1200 bis 1400° C statt.
15
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
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Claims (8)
1. Blasform zum Flammenspritzen mit einem wassergekühlten Gehäuse, in dem Rohrleitungen für ein
pulverförmiges Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch und für den Sauerstoff konzentrisch verlaufen, weiche
Düsen zum Austritt des Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisches bzw. des Sauerstoffs aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen längs der Rohrleitungen (3,4) in deren
Wandungen und je eine Düse (5) für das Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch koaxial mit einer Düse
(δ) für den Sauerstoff angeordnet sind,
daß jede Düse (5) für das Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch
innerhalb der zugehörigen Düse (6) für aen
Sauerstoff endet, und zwar in einem Abstand (L) vom Ende der Sauerstoffdüse (6), der das 1- bis 5fache
des Innendurchmessers (d) der Düse (5) für das
Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch beträgt, und daß »eaigstens eine der beiden zusammengehörenden
Düsen (5 und/oder 6) vollständig oder teilweise
einen langgestreckten Querschnitt aufweist
2. Blasform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffdüsen (6) einen elliptisehen
Querschnitt aufweisen.
3. Blasform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Düsen (5) für das Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch an der Außenfläche ihrer Wandung
Rillen (7) aufweisen, deren Tiefe 0,8 bis 1,2 der minimalen Breite des Spaltes zwischen der Düse (5)
für das Feu.-rfeststoff-Brennstoff-Gemisch und der
Düse (6) für den Sauerstoff be'rägt
4. Blasform nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet,
daß die Wandung jfier Düse (8) für das Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch abwechselnd im
Querschnitt keilförmige Innenkanäle (9) und Außenkanäle (10) bildet, die sich in Längsrichtung zum Düsenende
hin unter einem Winkel von 5 bis 25° erweitern.
5. Blasform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung jeder Düse (12) für das
Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch längsverlaufende Schlitznuten (13) ausgearbeitet sind, deren Breite
0,1 bis 03 des Innendurchmessers der Düse (12) beträgt und deren Höhe dem Innendurchmesser dieser
Düse (12) mindestens gleich ist, wobei die Schlitznuten längs einer Tangente an die Wandinnenfläche
der Düse (12) gerichtet sind.
6. Blasform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung jeder Düse (15) für den
Sauerstoff in zwei Teile aufgeteilt ist und der Unterteil (16) einen elliptischen Querschnitt hat und zwei
Bohrungen (17, 18) aufweist, die sich in diametral gegenüberliegenden Viertelkreisen befinden und
tangential zur Düse (19) für das Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch gerichtet sind.
7. Blasform nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwand jeder Düse (15) für
den Sauerstoff vor deren Ende eine kegelstumpfför- bo
mige Blende (22) befestigt ist, die mit ihrer kleineren Grundfläche ins Innere dieser Düse (15) gerichtet ist.
8. Blasform nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
daß in unmittelbarer Nähe der Düse (19) für das Feuerfeststoff-Brennstoff-Gemisch und M
nahe jeder Bohrung (17, 18) im Unterteil (16) der Wandung der Sauerstoffdüse (15) keilförmige Einsätze
(23) so angebracht sind, daß eine der Oberflächen jedes keilförmigen Einsatzes (23) eine Fortsetzung
der Innenwand der zu ihm gehörenden Bohrung (t7 oder 18) darstellt.
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