DE3736495C1 - Tauchlanzenschutz - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Vermeidung von Ansätzen aus Schmelzbadmaterial im Bereich der Kuppelstelle zwischen Lanze und Sonde einer Tauchüberwachungseinrichtung für das Schmelz­ bad.

Solche Überwachungseinrichtungen bestehen meist im we­ sentlichen aus einer Lanze sowie einer Sonde mit einem Sensor- und Probenahmeteil, das sich am unteren Ende der Sonde befindet und einem Papprohr, das dieses Teil hält und über ein Kontaktrohr an die Lanze angekuppelt wird, wobei sich die oben offene Stirnringfläche des Papprohres an eine An­ lagefläche der Lanze anlegt. Im Inneren des Papp­ rohres befindet sich ein elektrisches Kuppelstück mit Kontakten, das mit einem entsprechend geform­ ten Gegenstück am Kontaktrohr beim Ankuppeln der Sonde verbunden wird. Beim Betrieb solcher Einrichtungen, insbesondere in Stahlkonvertern, treten Verbärungen an der Lanze und der Anlagefläche des Papprohres auf. Es handelt sich um Schlacken- und auch Stahlansätze, die als Bären bezeichnet werden. Die Verbärung entsteht durch Anspritzen, verursacht durch das Einblasen von Gasen in den Konverter. Die untere Fläche der Lanze wird zusätz­ lich dadurch verbärt, daß die anfänglich flüssigen Ansätze vom Mantel der Meßlanze nach unten fließen und dort erstarren und einen Kragen bilden.

Die Folge solcher Verbärungen an dieser Stelle ist, daß nach einer Anzahl von Meßfahrten in den Konver­ ter und dem damit verbundenen Anwachsen der Ansätze Schwierigkeiten beim Ankuppeln neuer Sonden eintre­ ten, so daß die Längentoleranzen in der Kupplung überschritten werden, wodurch keine einwandfreie Kontaktierung mehr erreicht wird, sondern Unter­ brechungen und Kurzschlüsse entstehen. Außerdem kann eine Verbärung des Kontaktrohres selbst, ins­ besondere an dessen Einmündung in die Lanze eintre­ ten, was zu anderen mechanischen Schwierigkeiten führt. Die auch thermische Schutzfunktion des Papp­ rohres für das Kontaktrohr geht durch Schäden am Kontaktrohr teilweise verloren. Zur Vermeidung von Betriebsstörungen der Einrichtung infolge solcher Kragenbären werden diese regelmäßig bzw. je nach Erfordernis entfernt. Diese Arbeiten sind in ge­ fährlicher Umgebung mit Staub- und Hitzeeinwirkung durchzuführen und erhöhen die Betriebskosten der Einrichtung.

Zur Vermeidung dieser Kragenbären ist nach der europäischen Veröffentlichungsschrift 0 143 498 bereits die Verwendung von elastischen Ringen zwischen der Lanze und der Sonde vorgeschlagen worden. Der Einsatz dieser Ringe hat jedoch im praktischen Betrieb zu erheblichen Schwierigkeiten geführt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Schwierigkeiten zu vermeiden und eine zuverlässi­ gere und nachhaltigere Vermeidung der unerwünschten Ansätze zu erreichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß die Lanze im Inneren eine Gaszuführung zur Kuppelstelle enthält, und daß an der Kuppelstelle zwischen Lanze und Sonde konzentrisch eine Gasleitscheibe für den Austritt eines Gasstrahles rundum an der die Kuppelstelle bildenden Unterfläche der Lanze entlang angeordnet ist.

Damit wird das Prinzip eines "harten" Gasstrahles benutzt, dessen kine­ tische Energie an Schlacken- und Stahlspritzer ab­ gegeben wird und diese auf ihrem Fluge an die kri­ tische Stelle, hier die Kuppelstelle hiervon ab­ lenkt. Auch vom Lanzenmantel herunterlaufende Schlacken- oder Stahlteile, die im flüssigen Zu­ stand an der Lanze adhäsiv haften, werden durch die Richtungsgebung durch den Strahl abgeschleudert. Der Gasstrahl liegt in Form eines Ringstrahls tangential und unmittelbar an der Oberfläche des unteren Lanzenendes. Im Bereich des Strahlaus­ trittes existiert überhaupt keine Strömungsgrenz­ schicht, so daß solche anfliegenden Partikel, die vom Impuls des Strahls nicht vollends abgewiesen werden können, sofort abgeschoben werden. Strom­ abwärts bildet sich eine Strömungsgrenzschicht aus, die aber in jedem Fall turbulent bleibt.

Die Gasleitscheibe besteht vorteilhaft aus einem mit dem Schmelzbadmaterial nicht verschweißbaren Material. Hierfür kommen Kupfer und Kupferlegierun­ gen, Graphit und Keramik in Betracht, die sich mit Stahl nicht verschweißen lassen, wobei die beiden ersteren auch eine Haftung von Schlacken ausge­ zeichnet verhindern oder erschweren. Zweckmäßig ist die Gasleitscheibe fest mit der Lanze verbunden. Sie kann aber auch günstig Bestandteil eines die Sonde mit der Lanze verbindenden Kontaktrohres sein. Ihre Speisung mit Gas erfolgt aus dem Inneren des Kontaktrohres durch mehrere radiale Bohrungen. Bei einer Gestaltung des Kontaktrohres zum Ein­ schrauben nach dem Prinzip der Überwurfmutter, bei dem der Hauptteil des Kontaktrohres nicht gedreht wird, liegt zwischen dem Hauptteil und dem Gewin­ deteil ein Ringspalt, der eine gleichmäßige Vertei­ lung des Gases bewirkt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht die Gasleitscheibe aus einer ringförmigen Platte mit aufgesetzten, Strahlkanäle bildenden Stegen. Stattdessen kann sie auch in Form von zwei ringförmigen Platten mit dazwischenliegenden, Strahlkanäle bildenden Stegen aufgeführt sein. Hierbei entstehen rechteckförmige Strömungsquer­ schnitte. Durch Anschärfen der Stege am Einlauf entstehen Lavaldüsen, mit denen hohe Strömungs­ geschwindigkeiten am Austritt erreicht werden können.

Eine weitere Verbesserung der Wirkung des Gas­ strahles wird erreicht, wenn die Stege zur Bildung sichelförmiger Kanäle gekrümmt sind.

Außerdem empfiehlt es sich, die Lanzenunterfläche in die Gasleitscheibe außen anschließend nach oben gekrümmt auszuführen.

Selbst in Bereichen stärkerer Krümmung der Unter­ fläche der Lanze folgt der Strahl der Kontur, bis die Strömung in einem Gebiet abreißt, das für den Schutz vor Ansätzen nicht mehr interessiert.

Zweckmäßig beträgt der Speisedruck des Gases am Eintritt in die Strahlkanäle mindestens 2,6 bar und wird mindestens so hoch gewählt, daß im engsten Strömungsquerschnitt der Strahlkanäle die Strö­ mungsgeschwindigkeit die Machzahl 1 erreicht.

Als Gas für die Gasstrahlbildung kommt insbesondere Preßluft, Stickstoff, Argon oder Helium in Betracht.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Tauchlanzenschutzes dargestellt und zwar in

Fig. 1 in schematischer Wiedergabe einer Kuppelstelle zwischen Lanze und Sonde, in

Fig. 2 im Längsschnitt durch eine konstruktive Ausbildung einer solchen Kuppelstelle und in

Fig. 3 und Fig. 4 im Querschnitt und in Draufsicht auf eine Gasleitscheibe mit einseitig auf eine ringförmige Platte aufgesetzten Stegen.

Ein Kontaktrohr 1 verbindet Lanze 2 und Sonde 3 zu einer Schmelzbadüberwachungseinrichtung. Durch das Innere der Lanze 2 und das Kontaktrohr 1 wird unter Druck ein Gas zugeführt, das in eine Ringbohrung 4 zwischen Innenteil 5 und Außen­ teil 6 des Kontaktrohres 1 eintritt und von dort über einen Ringspalt 7 in eine Gasleit­ scheibe 8 gelangt. Die Gasleitscheibe 8 besteht aus einer ringförmigen Platte 9 mit aufgesetzten Stegen 10, mit deren Oberseite sie an der Unter­ fläche 11 der Lanze 2 anliegt. Die Stege 10 sind an ihren radial innen liegenden Enden mit An­ schrägungen 12 versehen und bilden Strahlkanäle 13 mit einer Lavaldüse ähnlicher Form. Aus den Strahlkanälen 13 tritt das Gas in ringförmigem Strahl aus und streicht mit erheblicher Geschwin­ digkeit an der gesamten Unterfläche 11 der Lanze 2 entlang, so daß diese beim Einsatz der Über­ wachungseinrichtung vor der Bildung von Ansätzen geschützt ist.

Claims (10)

1. Einrichtung zur Vermeidung von Ansätzen aus Schmelzbadmaterial im Bereich der Kuppelstelle zwischen Lanze und Sonde einer Tauchüberwa­ chungseinrichtung für das Schmelzbad, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanze (2) im Inneren eine Gaszuführung zur Kuppelstelle ent­ hält und daß an der Kuppelstelle zwischen Lanze (2) und Sonde (3) konzentrisch eine Gasleitscheibe (8) für den Austritt eines Gasstrahles rundum an der die Kuppelstelle bildenden Unterfläche der Lanze entlang angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gasleitscheibe (8) aus einem, mit dem Schmelzbadmaterial nicht verschweißbaren Ma­ terial besteht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gasleitscheibe (8) fest mit der Lanze (2) verbunden ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasleitscheibe (8) Bestand­ teil eines die Sonde (3) mit der Lanze (2) verbindenden Kontaktrohres (1) ist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas­ leitscheibe (8) aus einer ringförmigen Platte mit aufgesetzten, Strahlkanäle (13) bildenden Stegen (10) besteht.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasleit­ scheibe (8) aus zwei ringförmigen Platten mit dazwischenliegenden, Strahlkanäle (13) bildenden Stegen (10) besteht.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stege (10) zur Bildung sichelför­ miger Kanäle gekrümmt sind.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanzen­ unterfläche an die Gasleitscheibe (8) außen anschließend nach oben gekrümmt ist.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speise­ druck des Gases am Eintritt in die Strahlkanäle (13) mindestens 2,6 bar beträgt und mindestens so hoch gewählt ist, daß im engsten Strömungsquer­ schnitt der Strahlkanäle (13) die Strömungsgeschwin­ digkeit die Machzahl 1 erreicht.

10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas für die Gasstrahlbildung Preßluft und/oder Stick­ stoff und/oder Argon und/oder Helium Verwendung findet.