DE3700892A1 - Blaslanze zur behandlung von schmelzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Blaslanze zur Behandlung von Schmelzen, insbesondere zum Aufblasen von Sauerstoff auf Metallschmelzen, mit einem wassergekühlten Außenmantel und einem ungekühlten, der Schmelze zugewandten und Gasaustrittsöffnungen aufweisenden Bodenteil.

Ein besonders kritischer Teil bei Blaslanzen ist die Spitze der Blaslanzen, der sogenannte Düsenkopf. Er wird zur Erhöhung der Standzeit bevorzugt gekühlt. Bei Mehrlochdüsen ist der mit einer Innenkühlung versehene Düsenkopf kompliziert geformt. Als Werkstoff wird wegen der guten Wärmeleitfähigkeit für den Düsenkopf Kupfer verwendet, obwohl dieses in mechanischer Hinsicht kein besonders verschleißfester Werkstoff ist. Eine besonders intensive Wärmeleitfähigkeit kann bei Kupfer erzielt werden, wenn es geschmiedet ist.

Wegen der Kompliziertheit des Düsenkopfes ist jedoch eine Herstellung durch Schmieden nur sehr schwer möglich, so daß solche Düsenköpfe auch gegossen werden. Gegossenes Kupfer ist jedoch nicht so dicht wie geschmiedetes, hat daher eine geringere Wärmeleitfähigkeit und damit eine geringere Standzeit.

Zur Behebung dieses Mangels ist es bei einer Blaslanze der eingangs beschriebenen Art bekannt (DE-A - 29 37 303), den Düsenboden aus einem ungekühlten hitzebeständigen keramischen Werkstoff herzustellen und in den wassergekühlten Mantel einzusetzen. Nachteilig ist hierbei, daß eine Dichtheit zwischen dem wassergekühlten Mantel und dem ungekühlten keramischen Werkstoff nur schwierig herstellbar und über die Standzeit der Blaslanze einhaltbar ist. Es besteht weiters die Gefahr, daß im Falle eines Totalausfalles des Düsenbodens, beispielsweise durch mechanische Einflüsse oder Beschädigung dessen Verankerung im Lanzenmantel (z.B. durch Wärmespannungen), die Blascharakteristik der Blaslanze schlagartig verändert wird, also die Menge des ausströmenden Sauerstoffes explosionsartig auf ein Mehrfaches ansteigt.

Zwar sind zur Verhinderung von dadurch bedingten Unfällen in den Sauerstoffzufuhrleitungen Schnellschlußventile vorgesehen, jedoch können durch den bis zum Zeitpunkt des Abschaltens austretenden Sauerstoff erhebliche Gefahren für das Personal und für die Anlage entstehen.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, eine Blaslanze der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der auch bei einem Ausfall des der Schmelze zugewandten Düsenbodens die Blascharakteristik der Blaslanze nicht bzw. nur unwesentlich verändert wird, so daß ein Fertigblasen einer Schmelze auch bei Auftreten eines Schadens am Düsenkopf möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Bodenteil aus einem lediglich dem Lanzeninnenraum zugewandten metallischen Innenteil, der mit dem Außenmantel starr verbunden ist, und einem daran abgestützten, lediglich der Schmelze zugewandten, den metallischen Innenteil nach außen bedeckenden, aus feuerfestem Material bestehenden Außenteil gebildet ist, wobei der Außenteil am Innenteil mittels mindestens eines nach außen mit einer hitzebeständigen Abdeckung bedeckten Halterungsmittels, wie einer Schraube, befestigt ist.

Vorteilhaft ist zur Abdichtung des Düsenstrahles nach außen und zur Vermeidung störender Wärmespannungen zwischen dem Innenteil und dem Außenteil eine elastische Dichtung vorgesehen, wobei vorzugsweise zwecks einfacher Montage bei Blaslanzen mit einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen die elastische Dichtung von einer den Innenteil zur Gänze überdeckenden Platte gebildet ist.

Die Dichtung kann aber auch von jeweils einer Austrittsöffnung peripher umgebenden Dichtringen gebildet sein.

Zum einfachen Anpassen des Düsenquerschnittes an die jeweiligen Erfordernisse sind im Innenteil die Austrittsöffnungen bildenden Hülsen eingesetzt.

Um mit diesen Hülsen auch den Außenteil zentrieren zu können, stehen die Hülsen über den Innenteil in Achsrichtung der Blaslanze nach außen vor und ragen in korrespondierende Ausnehmungen des Außenteiles mit seitlichem Spiel hinein.

Eine besonders vorteilhafte, dauerhafte und leicht lösbare Befestigung des Außenteiles ergibt sich dadurch, daß der Außenteil am Innenteil mit einer zentralen Befestigungsschraube befestigt ist, wobei der Kopf der Schraube in einer Ausnehmung des Außenteiles liegt und von feuerfestem Material bedeckt ist.

Ein leicht zu fertigender Außenteil kann je nach gewünschter Blascharakteristik so ausgebildet sein, daß zwischen dem Außenteil und dem Außenmantel ein Ringraum vorgesehen ist, der mit dem Innenteil eine Ringdüse bildet, oder daß der Außenteil als Lochplatte ausgebildet ist.

Zweckmäßig ist der Außenteil aus keramischem Material gebildet, wodurch sich eine besonders lange Lebensdauer ergibt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung an drei Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Lanzenkopf und Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II der Fig. 1 zeigen. Die Fig. 3 und 4 zeigen jeweils in zu Fig. 1 analoger Darstellung weitere Ausführungsformen eines Lanzenkopfes.

Eine Blaslanze 1 weist einen aus konzentrischen Rohren 2, 3, 4 gebildeten wassergekühlten Außenmantel 5 auf, an dessen unterem Ende 6 ein Gasaustrittsöffnungen 7 aufweisender, ungekühlter Bodenteil 8 angeordnet ist. Dieser Bodenteil 8 ist aus einem lediglich dem Lanzeninnenraum 9, durch welchen Sauerstoff zugeführt wird, zugewandten metallischen, mit dem gekühlten Außenmantel 5 verschweißten Innenteil 10 gebildet und ist von einem am Innenteil 10 befestigten und diesen an der der Schmelze zugewandten Seite 11 bedeckenden Außenteil 12 bedeckt.

Der Außenmantel 5 und der Innenteil 10 des Bodenteiles 8 sind vorzugsweise aus zunderbeständigem Stahl gefertigt, wogegen der Außenteil 12 aus keramischem Material hergestellt ist.

Der Innenteil 10 des Bodenteiles 8 ist einstückig mit einem Umlenkteil 13, der mit dem äußeren Rohr 2 des wassergekühlten Außenmantels 5 verschweißt ist, ausgebildet. Der Umlenkteil 13 ist von einem nach unten über die Unterseite 11 des Innenteiles 10 vorstehenden, den Außenteil 12 peripher umgebenden und diesen dadurch gegen Schläge schützenden Wulst 14 gebildet. Gegenüber dem Innenrohr 4 ist der Bodenteil 8 mittels in Ringnuten 15 eines mit dem Innenteil 10 verschweißten Stutzens 16 angeordneter Gleitdichtungen 17 abgedichtet. Der keramische Außenteil 12 weist divergierende Gasaustrittsöffnungen 7′ auf, deren engster Querschnitt jeweils an den engsten Querschnitt der Gasaustrittsöffnung 7 im Innenteil 10 anschließt.

Zur Befestigung des Außenteiles 12 an dem Innenteil 10 dient eine zentrale, den Außenteil 12 durchsetzende und in ein Gewinde 18 des Innenteiles 10 einschraubbare Befestigungsschraube 19. Der Kopf 20 der Schraube 19 liegt dabei in einer Ausnehmung 21 des Außenteiles 12 und ist von feuerfestem Material, vorzugsweise aushärtender Masse 22, bedeckt.

Zur besseren Halterung der aushärtenden Masse dient eine in die Ausnehmung 21 eingesetzte Armierung 23, die mittels des Schraubenkopfes 20 am Außenteil 12 festgehalten ist.

In den Innenteil 10 sind in die Austrittsöffnungen 7 Hülsen 24 eingesetzt, die in Achsrichtung der Blaslanze 1 nach außen über den Innenteil 10 hervorstehen und mit seitlichem Spiel in korrespondierende Ausnehmungen 25 des Außenteiles 12 ragen. Durch Auswechseln dieser Hülsen 24 kann in einfacher Weise der engste Querschnitt der Austrittsöffnungen 7 verändert, d.h. an die Betriebsverhältnisse angepaßt werden.

Zwischen dem Innenteil 10 und dem Außenteil 12 ist eine elastische Dichtung in Form einer den Innenteil zur Gänze überdeckenden Platte 26 eingesetzt. Diese Dichtung dient auch zur Aufnahme der durch unterschiedliche Wärmedehnung auftretenden Spannungen zwischen dem Außenteil 12 und dem Innenteil 10.

Der keramische Außenteil 12 steht lediglich über die elastische Dichtung 26 mit dem Innenteil 10 in Verbindung. Zur Aufnahme von unterschiedlichen Wärmedehnungen ist es von Bedeutung, daß zwischen dem Außenteil 12 und dem diesen umgebenden Wulst 14 ein sich über die gesamte Höhe des Außenteiles 12 erstreckender Ringspalt 27 vorgesehen ist.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der feuerfeste Außenteil 12 als Lochplatte ausgebildet, welche besonders einfach herstellbar ist.

Gemäß dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel werden anstelle der plattenförmigen Dichtung 26 jeweils eine Austrittsöffnung 7 peripher umgebende Dichtringe 28 verwendet. Die Dichtringe 28 sind hier in Ausnehmungen 29 des Außenteiles 12′ eingelegt, in die die Austrittsöffnungen 7 peripher umgebenden Zentrieransätze 30 ragen.

Gemäß Fig. 4 ist der Außenteil 12′′ derart ausgebildet, daß zwischen dem Wulst 14 des Umlenkteiles 13 und dem Außenteil 12′′ ein Ringraum 31 gebildet wird, der mit dem Innenteil 10 eine Ringdüse bildet. Der Innenteil 10 ist bei dieser Ausführung über einen Teil seiner Längserstreckung mit dem Innenrohr 4 über Stege 32 starr verbunden.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele, sondern kann in verschiedener Hinsicht modifiziert werden. So kann anstelle der aushärtbaren Masse 22 zum Schutz der Schraube 19 ein Deckel aus keramischem Material verwendet werden, der z.B. mittels eines groben Gewindes in die Ausnehmung 21 einschraubbar ist. Weiters kann anstelle der Schraube 19 ein beliebiges anderes Halterungsmittel, beispielsweise ein Dübel, verwendet werden.

Claims (10)

1. Blaslanze (1) zur Behandlung von Schmelzen, insbesondere zum Aufblasen von Sauerstoff auf Metallschmelzen, mit einem wassergekühlten Außenmantel (5) und einem ungekühlten, der Schmelze zugewandten und Gasaustrittsöffnungen (7, 7′) aufweisenden Bodenteil (8), dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenteil (8) aus einem lediglich dem Lanzeninnenraum (9) zugewandten metallischen Innenteil (10), der mit dem Außenmantel (5) starr verbunden ist, und einem daran abgestützten, lediglich der Schmelze zugewandten, den metallischen Innenteil (10) nach außen bedeckenden, aus feuerfestem Material bestehenden Außenteil (12, 12′, 12′′) gebildet ist, wobei der Außenteil (12, 12′, 12′′) am Innenteil (10) mittels mindestens eines nach außen mit einer hitzebeständigen Abdeckung (22) bedeckten Halterungsmittels, wie einer Schraube (19), befestigt ist.

2. Blaslanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Innenteil (10) und dem Außenteil (12, 12′) eine elastische Dichtung (26, 28) vorgesehen ist.

3. Blaslanze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Dichtung von einer den Innenteil (10) zur Gänze überdeckenden Platte (26) gebildet ist.

4. Blaslanze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung von jeweils eine Austrittsöffnung (7, 7′) peripher umgebenden Dichtringen (28) gebildet ist.

5. Blaslanze nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenteil (10) die Austrittsöffnungen (7) bildende Hülsen (24) eingesetzt sind.

6. Blaslanze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (24) über den Innenteil (10) in Achsrichtung der Blaslanze (1) nach außen vorstehen und in korrespondierende Ausnehmungen (25) des Außenteiles (12) mit seitlichem Spiel hineinragen.

7. Blaslanze nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenteil (12) am Innenteil (10) mit einer zentralen Befestigungsschraube (19) befestigt ist, wobei der Kopf (20) der Schraube (19) in einer Ausnehmung (21) des Außenteiles (12, 12′, 12′′) liegt und von feuerfestem Material (22) bedeckt ist.

8. Blaslanze nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Außenteil (12′′) und dem Außenmantel (5) ein Ringraum (31) vorgesehen ist, der mit dem Innenteil (10) eine Ringdüse bildet.

9. Blaslanze nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenteil (12, 12′) als Lochplatte ausgebildet ist.

10. Blaslanze nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenteil (12, 12′, 12′′) aus keramischem Material gebildet ist.