DE3231867A1 - Zweikreislanze zum frischen von metallschmelzen - Google Patents
Zweikreislanze zum frischen von metallschmelzenInfo
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- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/42—Constructional features of converters
- C21C5/46—Details or accessories
- C21C5/4606—Lances or injectors
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Lanze zum Frischen von Metall-, insbesondere Eisenschmelzen mit sauerstoffhaltigen
Gasen aus einem Zentralrohr, mehreren konzentrischen Mantelrohren, einen Düsenkopf und mehreren mit vertikalem Abstand
voneinander angeordneten Düsen.
Beim Sauerstoffaufblas-Verfahren kommen neben im oberen
Teil eines Konverters angeordneten Seitenwanddüsen vornehmlich wassergekühlte Lanzen zum Einsatz, die in ihrer einfachsten
Ausführung ein von zwei konzentrischen Rohren jeweils mit Abstand zum Nachbarrohr umgebenes Zentralrohr
aufweisen, das an der Lanzenspitze in einen Düsenkopf aus Kupfer endet. Der sich zwischen den Rohren ergebende Innenringspalt
ist an eine Kühlwasserzuleitung angeschlossen und steht im Bereich des Düsenkopfs mit dem Außenringspalt
in Verbindung, durch den das Kühlwasser entgegen der Strömungsrichtung
des durch das Zentralrohr strömenden Sauerstoffs zu einer Kühlwasserableitung zurückströmt.
Obgleich sich der Abstand zwischen der Lanzenspitze und dem Bad einstellen und sich der Sauerstoff nach Menge und
Druck regeln läßt, hat es sich gezeigt, daß mit Einlochlanzen ein allen Gegebenheiten gerechtwerdendes Frischen nicht
möglich ist. Insbesondere hat sich bei größeren Gefäßen und damit höheren Sauerstoffmengen gezeigt, daß mit Einloch-
\lanzen der Blasprozeß nicht zu beherrschen ist.
Die vorerwähnten Schwierigkeiten treten bei den ebenfalls bekannten Mehrlochlanzen bei entsprechender Auslegung und
Fahrweise weniger auf, bei denen von dem Zentralrohr im Bereich des Düsenkopfs mehrere Düsen abgehen, deren gemeinsamer
freier Querschnitt in aller Regel größer als der
freie Querschnitt einer Einlochlanze ist. Derartige Ilehrlochlanzen
mit zumeist geneigt in bezug auf die Lanzenachse verlaufenden Düsenachsen zeichnen sich durch eine geringe
senkrecht wirkende Strahlenergie und demgemäß auch eine geringere Eindringtiefe aus; sie erlauben im allgemeinen
bei gleichem Sauerstoffangebot ein gleichmäßigeres Blasen
und Führen zu einer besseren Prozeßbeherrschung.
Das die Schmelze verlassende Abgas besteht aufgrund der hohen Badtemperatur zwangsläufig zum überwiegenden Teil
aus Kohlenmonoxyd und enthält angesichts seiner unvollständigen Verbrennung noch eine erhebliche Wärmeenergie. Die
Praxis ist daher bestrebt, dieses Kohlenmonoxyd im Konverterraum über der Schmelze einer Nachverbrennung zu unterwerfen,
um einerseits primär der Schmelze zusätzliche Wärme zuzuführen, d.h. eine Schrottsatzerhöhung zu ermöglichen
und andererseits gegebenenfalls die Abgastemperatur im Hinblick auf einen üblicherweise im Abgaskamin befindlichen
Wärmetauscher zu erhöhen. Eine nennenswerte Nachverbrennung des Kohlenmonoxyds ist jedoch mit den üblichen Ein- oder
Mehrlochlanzen nicht möglich, weil deren im wesentlichen in einer Ebene auftretende Sauerstoffstrahlen mehr oder
minder geschlossen auf die Badoberfläche treffen und nur peripher mit der umgebenden Gasatmosphäre über der Schmelze
in Berührung kommen.
Um eine weitergehende Nachverbrennung des Kohlenmonoxyds zu erreichen, ist es bekannt, Lanzen mit im Abstand von
der Lanzenspitze angeordneten, an eine eigene Sauerstoffleitung angeschlossenen Sekundärdüsen zu verwenden. Da die
Düsen - zumeist gruppenweise - an zwei selbständig regelbare Sauerstoffkreise angeschlossen sind, ist ein Frischen
mit unterschiedlichem Sauerstoffdurchsatz für die sich im
Düsenkopfzentrum befindenden Primärdüsen und die oberhalb
angeordneten Sekundärdüsen und damit eine wirksame Nachverbrennung des Kohlenmonoxyds möglich. Diese Lanzen haben
jedoch eine geringe Lebensdauer, weil sie unterschiedlichen Wärmedehnungen unterliegen. Diese Wärmedehnungen resultieren
daraus, daß die Lanze üblicherweise bis etwa 6 m in den Konverter hineinragt und sich trotz ihrer Wasserkühlung
auf etwa 400 C erwärmt. Dabei sind die Wärmedehnungen wegen der verschiedenen Werkstoffe sehr unterschiedlich;
sie können so stark sein, daß hohe Spannungen auftreten und die Lebensdauer der Lanze erheblich leidet. Gerade
bei Zweikreislanzen ist die Temperaturbelastung besonders stark, weil infolge der weitgehenden Nachverbrennung des
Kohlenmonoxyds in der Umgebung der Lanze eine wesentlich höhere Temperatur herrscht als bei herkömmlichen Lanzen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorerwähnten aus der unterschiedlichen Wärmedehnung resultierenden
Nachteile der herkömmlichen Zweikreislanzen zu beheben. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei
einer Lanze der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß ein Zentralrohr, ein Sekundärkreisrohr und ein Anschlußrohr
nachgiebig miteinander verbunden sind.
Um eine nachgiebige Verbindung der einzelnen Rohre zu erreichen, kann bei der erfindungsgemäßen Lanze auf dem Zentralrohr
ein Sekundärkreisrohr mit einem Sauerstoff-Ringspalt
im oberen Rohrbereich verschiebbar geführt sein, von dem aus mindestens eine Sekundärdüse abgeht. Das Sekundärkreisrohr
kann seinerseits in oder auf einem das Zentralrohr mit Abstand konzentrisch umgebenden Anschlußrohr verschiebbar
geführt sein. Dabei sollten sich im Bereich der
Rohrführungen Dichtungen befinden, um die sich zwischen den einzelnen konzentrischen Rohren ergebenden Ringspalte
auch bei einem Verschieben der Rohre gegeneinander abzudichten.
Die erfindungsgemäßen Rohrführungen nehmen die unterschiedlichen
Wärmedehnungen der Lanzenrohre auf.
Besondere Bedeutung kommt den Rohrführungen zu, weil sich die Sekundärdüsen durch zwei das zentralrohr, das Sekundärkreisrohr
und das Anschlußrohr jeweils mit Abstand zum Nach barrohr umgebende Kühlwasserrohre des Kühlwasserkreislaufs
erstrecken. In diesem Falle sind nämlich bei herkömmlichen Lanzen die beiden Kühlwasserrohre, das Sekundärkreisrohr
und der Düsenkopf praktisch starr miteinander gekuppelt, so daß unterschiedliche Wärmedehnungen ohne eine entsprechende
Rohrführung zu erheblichen inneren Spannungen führen können. Bei der erfindungsgemäßen Lanze ist diese Gefahr
jedoch nicht gegeben, da das über die Sekundärdüsen mit den beiden Kühlwasserrohren gekuppelte Sekundärkreisrohr
im bzw. auf dem Anschlußrohr beweglich geführt ist.
Von besonderem Vorteil ist auch, daß es sich bei den erfindungsgemäßen
Rohrführungen um einfache Steckverbindungen handelt, die sich nicht nur leicht und kostengünstig herstellen
lassen, sondern auch einen raschen Austausch der Teile und deren Wiederverwendung erlauben.
Da bei der erfindungsgemäßen Lanze auch das Düsenkopfrohr
verschiebbar auf dem Zentralrohr geführt ist, überträgt sich auch die Wärmedehnung des Düsenkopfs und des Düsenkopf
rohrs nicht auf das Zentralrohr. Insgesamt ergibt sich auf diese Weise eine Lanze, die trotz hoher und insbeson-
L O I O O /
dere unterschiedlicher Temperaturbelastung im wesentlichen spannungsfrei bleibt. Die Erfindung wird nachfolgend anhand
eines in der Zeichnung als Ausführungsbeispiel dargestellten axialen Längsschnitts durch eine erfindungsgemäße Sauerstofflanze
des näheren erläutert:
Diese Lanze besteht aus einem Zentralrohr 1 für Sauerstoff, auf dem ein Düsenkopfrohr 2 und ein Sekundärkreisrohr 3
axial verschiebbar geführt sind. Das Sekundärkreisrohr 3 ist seinerseits in einem Anschlußrohr 4 ebenfalls axial
verschiebbar geführt. Zwischen dem oberen Teil des Sekundärkreisrohr 3 und dem sich daran anschließenden Anschlußrohr
4 einerseits sowie dem Zentralrohr 1 andererseits befindet sich ein Ringspalt 5, von dem der Kanal 6 einer Düse 7 mit
schräg in bezug auf die Lanzenachse verlaufender Düsenachse abgeht. Die Düse 7 durchragt ein mit Abstand konzentrisch
zu den Rohren 1 bis 4 verlaufendes Kühlwasserführungsrohr 8 und ist mit einem im Abstand zu dem Kühlwasserführungsrohr
8 verlaufenden Mantelrohr 9 verschweißt. Auf diese Weise ergibt sich zwischen den Rohren 1 bis 4 einerseits und dem
Kühlwasserführungsrohr 8 andererseits ein Ringspalt für den Kühlwasserzulauf und über eine in der Zeichnung nicht dargestellte
Durchtrittsöffnung zwischen dem Mantelrohr 9 und dem Kühlwasserführungsrohr 8 ein weiterer Ringspalt 11 für
die Kühlwasserrückführung. Die beiden Rohre 8,9 sind in
üblicherweise mit einem Düsenkopf 12 verbunden, dessen Düsen 13 mit dem Inneren des Zentralrohrs 1 in Verbindung
stehen.
Die erfindungsgemäße Lanze weist somit zwei voneinander getrennte und demgemäß auch regelbare Sauerstoffkreise aus
dem Ringspalt 5 und den von ihm abgehenden Düsen 7 einer-
\J I \* vr
seits sowie dem Zentralrohr 1 mit den Düsen 13 andererseits
auf. Obgleich die Düsen 7, 13 über die Rohre 8, 9 und dem Düsenkopf 12 starr miteinander verbunden sind und die einzelnen
Rohre einer sehr unterschiedlichen Temperaturbelastung mit entsprechend unterschiedlichen Wärmedehnungen
unterliegen, kann es bei der erfindungsgemäßen Lanze nicht zu unzulässigen Spannungen kommen, da die Rohre 2 und 3
verschiebbar geführt sind. Zu Undichtigkeiten an den Führungsflächen kann es dabei nicht kommen, da in deren
Bereich O-Ringe 14, 15, 16 angeordnet sind, die den Innenraum des Zentralrohrs 2 bzw. den Ringspalt 5 gegen den Ringspalt
10 abdichten.
Insgesamt gewährleisten die verschiedenen nachgiebigen Verbindungen
zwischen den konzentrischen Rohren einen raschen Ausgleich der erheblichen Wärmedehnungen, wodurch die Lebensdauer
der Lanze erheblich erhöht wird.
Claims (5)
1. Zweikreislanze zum Frischen von Metall-, insbesondere
Eisenschmelzen mit sauerstoffhaltigen Gasen aus einem Zentralrohr (l), mehreren konzentrischen Mantelrohren
(2,3,8,9), einem Düsenkopf (12) und mehreren mit vertikalem Abstand voneinander angeordneten Düsen (7;13),
dadurch gekennzeichnet, daß das Zentralrohr (1) ein Sekundärkreisrohr (3) und ein Anschlußrohr (4) nachgiebig
miteinander verbunden sind.
2. Lanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundärkreisrohr (3) in oder auf dem das Zentralrohr
(1) mit Abstand konzentrisch umgebenden Anschlußrohr (4) geführt ist.
3. Lanze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Zentralrohr (1) ein Sekundärkreisrohr (3)
geführt ist und sich im Bereich des oberen Rohrteils ein Sauerstoff-Ringspalt (5) befindet, von dem aus
mindestens eine Sekundärdüse (7) abgeht.
4. Lanze nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Bereich der Rohrführungen Dichtungen (14,15,16) befinden.
5. Lanze nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß sich jede Sekundärdüse durch zwei das Zentralrohr (1) das Sekundärkreisrohr
(3) das Düsenkopf- und das Anschlußrohr (2,4) jeweils mit Abstand zum Nachbarrohr umgebende Kühlwasserrohre
(8,9) erstreckt.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19823231867 DE3231867A1 (de) | 1982-08-27 | 1982-08-27 | Zweikreislanze zum frischen von metallschmelzen |
EP83106221A EP0104326A3 (de) | 1982-08-27 | 1983-06-25 | Zweikreislanze zum frischen von metallschmelzen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19823231867 DE3231867A1 (de) | 1982-08-27 | 1982-08-27 | Zweikreislanze zum frischen von metallschmelzen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3231867A1 true DE3231867A1 (de) | 1984-03-01 |
Family
ID=6171817
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19823231867 Withdrawn DE3231867A1 (de) | 1982-08-27 | 1982-08-27 | Zweikreislanze zum frischen von metallschmelzen |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0104326A3 (de) |
DE (1) | DE3231867A1 (de) |
Cited By (5)
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1982
- 1982-08-27 DE DE19823231867 patent/DE3231867A1/de not_active Withdrawn
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1983
- 1983-06-25 EP EP83106221A patent/EP0104326A3/de not_active Withdrawn
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0104326A2 (de) | 1984-04-04 |
EP0104326A3 (de) | 1984-05-16 |
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Legal Events
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |