DE7127156U - OXYGEN INFLATING LANCE - Google Patents
OXYGEN INFLATING LANCEInfo
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Description
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MESSER GRIESHEIM GMBH &M >88MESSER GRIESHEIM GMBH & M> 88
Kennwort: Sauerstoff-Aufblaslanze
Erfinder: Pfeifer, GreyPassword: oxygen inflation lance
Inventor: Pfeifer, Gray
Sauerstoff-AufblaslanzeOxygen inflation lance
Die Neuerung betrifft eine Sauerstoff-Aufblaslanze, insbesondere zum Aufblasen von Sauerstoff auf ein Metallschmelzbad, mit einem zentral angeordneten Kanal für den Sauerstoff sowie mit zwei diesen Sauer st off kanal konzentrisch umgebene'en Rohren, die al s Zuführ- bzw. Abführkanal für Kühlwasser ausgebildet sind.The innovation relates to an oxygen lance, in particular for blowing oxygen onto a molten metal bath, with a centrally arranged channel for the oxygen and with two of these Oxygen duct concentrically surrounded pipes, which are used as supply or discharge channel for cooling water are formed.
Bei den bekannten Sauerstoff-Aufblaslanzen der oben genannten Gattung fließen das die Metallschmelze behandelnde Gas (ζ. Β. Sauerstoff) sowie das Kühlwasser durch getrennte, parallel zur Lanzen-Längsachse verlaufende Durchgänge dem unteren Lanzenende zu, aus dem das behandelnde Gas aus- und in dia Metallschirm! >.e eintritt, wogegen das Kühlwasser umgelenkt wird und im äußerer. Ringspalt der Lanze wieder zurückströmt. Es ist weiterhin bekannt, in dem Kühlwasser-Abführkanal wendeiförmige Umleitungen oder Leitplatten vorzusehen, durch die der Strömungsweg des Kühlwassers verlängert wird, uir. so eine maximale Kühlwirkung zu erzielen. In the known oxygen lances mentioned above The gas that treats the molten metal (ζ. Β. Oxygen) and the cooling water flow through separate, parallel to the Passages running along the longitudinal axis of the lance towards the lower end of the lance, from which the gas to be treated emerges and into the metal screen! > .e occurs, whereas the cooling water is diverted and externally. Annular gap of the lance flows back again. It is also known to provide helical diversions or guide plates in the cooling water discharge channel through which the flow path of the cooling water is extended, uir. to achieve a maximum cooling effect.
Wenn nun die Blaslanze mit ihrem Austrittsende in unmittelbare Nähe des Schmelzbadspiegels kommt, besteht zwangsläufig die Gefahr, daia aufgrund der dort herrschenden hohen Temperatur trotz der Wasserkühlung das Lanzenende allmählich abbrennt und dabei die wasserführenden Kanäle freigelegt werden können.If the outlet end of the blower lance comes into close proximity to the level of the melt pool, there is inevitably the risk of daia despite the high temperature there the water cooling gradually burns down the end of the lance and the water-carrying channels can be exposed.
Zur Vermeidung dieses Nachteils wurde bereite vorgeschlagen, · diesen abbrsndgefährdeten Lanzenabschnitt aus einem Metall, z. B. Kupfer·, mit hoher Wärmeleitfähigkeit herzustellen. Von Nachteil hierbei ist jedoch, daß dieses ganz aus Kupfer- "oeätehende Lanzenteil sehr kostspielig ist·. Darüberhinaus erfolgt die Vei'bincung des Kupferkopfes mit der übrigen Lanze, die in der Regel aus üblichem C-Stahl gefertigt ist, meist durch Verschraubung. Dadurch ergibt sich die vreitere Gefahr, hervorgerufen durch die unterschiedliche Wärmedehnung von Kupfer und Stahl, daß an der VerschraubunoosteMe eine Wärmespannung auftritt, durch die ein Reißen der Schraubverbindung möglich ist.To avoid this disadvantage, it has already been proposed that this lance section, which is at risk of burning, be made of a metal, e.g. B. copper ·, with high thermal conductivity. The disadvantage here, however, is that this lance part, made entirely of copper, is very expensive. In addition, the copper head is connected to the rest of the lance, which is usually made of conventional carbon steel, mostly by screwing results in the vreitere danger caused by the different thermal expansion of copper and steel, that a thermal stress occurs at the Verschraubun o osteMe through which is possible rupture of the threaded connection.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Neuerung, eine Aufblas-· lanze, mit welcher Gas, wie z. B. Sauerstoff, einem Schmelzbad zugeführt wird, zu schaffen, die unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile vor allein einfach und wirtschaftlich herzustellen ist und bei der darUberhinaus nicht die Gefahr des Abrelßens des dem Schmelzbad zugeordneten Lanzenabr>chnittes von der übrigen Lanze gegeben ist.It is therefore the task of the present innovation to provide an inflation lance with which gas, such as B. oxygen, a weld pool is fed to create that while avoiding the aforementioned Disadvantages are simple and economical to manufacture and, moreover, there is no risk of the Lance sections assigned to the weld pool from the rest Lance is given.
Zur Lösung der genannten Aufgabe wird neuerungsgemäß vorgeschlagen, daß die Blaslanze als eine Schweißkonstruktion ausgebildet ist und mindestens eines der konzentrischen Rohre einen wärmebedingte Längenänderungen ausgleichenden Kompensatjonsteil aufweist, und daß der dem Metallschmelzbad zugeordnete Abschnitt der Blaslanze mit einem Überzug aus Metall hoher WärmeIpItfähigkeit ausgestattet ist.To solve the stated problem, it is proposed according to the innovation, that the lance is designed as a welded construction and at least one of the concentric tubes is a heat-related Compensating part that compensates for changes in length, and that the section of the blowing lance associated with the molten metal bath is provided with a coating of metal of high thermal conductivity Is provided.
Da bei der neuerungsgemäßen Aufblaslanze die wärmebedingte Längenänderung von den inneren Rohren auf das Außenrohr· übertragen wird, ist es in vorteilhafter Weise ausreichend, wenn das Kompensationsteil dem äußeren Rohr für den Kühlwasserrücklauf zugeordnet ist.Since the inflation lance according to the innovation, the heat-related change in length is transferred from the inner tubes to the outer tube, it is advantageously sufficient if the compensation part is assigned to the outer pipe for the cooling water return.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Kompensations- * teiles besteht gemä J der Neuerung darin, daß das Kompensationtiteil mit flfxiblen Membranen ausgebildet ist.A particularly preferred embodiment of the compensation * part consists according to the innovation that the compensation part is formed with flexible membranes.
Eine besonders einfache Ausbildung des Kcmpensat.ionsteiles zeichnet sich dadurch aus, daß jede Membrane aus mehreren Blechlamellen besteht.A particularly simple design of the Kcmpensat.ionteiles is characterized by the fact that each membrane consists of several sheet metal lamellas.
Die neuerungsgemäße Sauerstoff-Blaslanze besitzt an ihrem unteren Ende einen Überzug aus einem Metall hoher Wärmeleitfähigkeit. Obwoh1. es mehrere Möglichkeiten gibt, diesen Überzug auf den Lanzenkopf aufzubringen, ist es gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zweckmäßig, wenn der Überzug für den unteren Lanzenabschnitt durch Auftragsschweißung aufgebracht ist. Als Metall mit guter Wärmeleitfähigkeit hat sich hierbei Kupfer erwiesen. Um nine gute Verbindung der auf die aus unlegiertem Stahl bestehenden Lanze aufgebrachten Kupferschicht, CIe etwa. 6 - 10 mm stark sein kann, zu erhalten, wird zunächst auf die Stahl-Lanze eine Zwischenschicht aus Monelmetall oder dergl. aufgebracht, auf die dann erst die eigentliche Kupferschicht durch Auftragsschweißung aufgetragen wird.The oxygen lance according to the innovation has a coating of a metal of high thermal conductivity at its lower end. Although 1 . There are several ways of applying this coating to the lance head, according to the present exemplary embodiment it is expedient if the coating for the lower lance section is applied by build-up welding. Copper has proven to be a metal with good thermal conductivity. Around nine good connection of the copper layer applied to the unalloyed steel lance, CIe for example. 6-10 mm thick, an intermediate layer of Monel metal or the like is first applied to the steel lance, onto which the actual copper layer is then applied by build-up welding.
Die nachstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Neuerung dient im Zusammenhang nit der beigefügten Zeichnung, auf der im Schnitt eine neuerungsgemäße Sauerstoff-Aufblaslanze dargestellt ist, der weiteren Erläuterung.The following description of a preferred embodiment the innovation is used in connection with the attached drawing, on which an oxygen lance according to the innovation is shown in section is shown for further explanation.
In der Zeichnung ist eine mit dem Bezügszeichen 10 gekennzeichnete Aufblaslanze vorgesehen. Die Aufblaslanze 10 besteht im Ausführungsbeispiel aus drei konzentrisch angeordneten Rohren 12, l4 und l6, die beispielsweise aus einem unlegierten Stahl gefertigt sind. Das innere Rohr l6 steht in Verbindung mit einer nicht dargestellten Zuführleitung, aus welcher Gas, vorzugsweise Rauerstoff in das Innenrohr 16 gelangt. Das mittlere Rohr 14 bildet zusammen mit dein Innenrohr 16 einen rlngspaltförmigen Zuführkanal l8, dem aus einem Anschlußstutzen 20 Kühlwasser zugeführt wird.In the drawing, one is marked with the reference symbol 10 Inflation lance provided. In the exemplary embodiment, the inflation lance 10 consists of three concentrically arranged tubes 12, l4 and l6, made for example from a carbon steel are. The inner tube 16 is in communication with a feed line, not shown, from which gas, preferably oxygen enters the inner tube 16. The middle tube 14 forms together with the inner tube 16 a feed channel in the form of a longitudinal gap l8, to which cooling water is supplied from a connecting piece 20.
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Zur Aufrechterhaltung eines bestimmten konzentrischen Abstamies zwischen den Rohrer. 16 und 14 sind am Außenmantel des Innenroh- \ res Distanzhalter 22 angeschweißt, von denen der EinfachheitTo maintain a certain concentric distance between the Rohrer. 16 and 14 are welded to the outer jacket of the inner pipe \ res spacers 22, of which the simplicity
halber lediglich zwei dargestellt sind und die eine konstantesake only two are shown and the one constant
querschnittsflache des Zurührkanales ic gewährleisten.Ensure the cross-sectional area of the feed channel ic.
Das vom Anschlußstutzen 20 eingeleitete Kühlwasser durchströmt den Zuführkanal 18 bis zu dessen anderem, im Betrieb der Aufblaslanze 10 dem Metallschmelzbad zugeordneten Ende und wird dort an einer mit dem Bezugszeichen 2k bez?iohneten Steile in einen Abführkanal 26 umgeleitet. Dieser Abführkanai wird gebildet durch das mittlere Rohr Ik und das Außenrohr 12. Zur optimalen Ausnutzung der Kühlwirkung des Wassers ist im Abführkanal 26 eine Drahtwendel 28 vorgesehen, welche das rückströmende Kühlwasser zwingt, einen spiral- oder wendeiförmigen Weg bis zu einem Auslaßstutzen 30 zurückzulegen«The cooling water introduced by the connecting piece 20 flows through the supply channel 18 to its other end, which is assigned to the molten metal bath during operation of the inflation lance 10 and is diverted there into a discharge channel 26 at a point denoted by the reference number 2k. This discharge channel is formed by the middle pipe Ik and the outer pipe 12. To optimally utilize the cooling effect of the water, a wire helix 28 is provided in the discharge channel 26, which forces the cooling water flowing back to cover a spiral or helical path to an outlet connection 30. "
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, Ist das vordere Ende der Aufblaslanze 10 in Form eines Kreisboger.s abgerundet. Der Abschnitt 352 der Lanze besitzt kreisbogenförmig gekrümmte Rohrabschnitte 12a, 14a und l6a, die mit den Rohren 12, 14 bzw. l6 fluchten und mit diesen verschweißt sind.As can be seen from the drawing, the front end of the top blow lance rounded in the form of a Kreisboger.s 10th The section 352 of the lance has tube sections 12a, 14a and 16a which are curved in the shape of an arc of a circle and which are aligned with the tubes 12, 14 and 16, respectively, and are welded to them.
Dieser kreisbogenförmig gekrümmte Lanzenkopf oder Abschnitt 32 besitzt auf seinem Außenmantel einen Überzug ^>k aus einem Metall hoher Wärmeleitfähigkeit. Ein solches Metall ist beispielsweise Kupfer. Diese Kupferhaube wird durch Auftragsschweißen aufgebracht, wobei jedoch auf den Abschnitt 32, der wie die restliche Lanze aus dem gleichen Werkstoff - nämlich Stahl - besteht, zunächst eine Zwischenschicht aus Monelmetall oder dergl. aufgebracht wird, die, als Zwischenträger wirkend, eine bessere, spannungsfreie Verbindung zwischen dem gekrümmten Abschnitt 32 aus Stahl und dem dann aufgeschweißten Überzug J>k aus Kupfer sicherstellt.This circular arc-shaped curved portion or lance head 32 has on its outer surface a coating ^> k composed of a metal of high thermal conductivity. Such a metal is, for example, copper. This copper cap is applied by build-up welding, but on the section 32, which is made of the same material - namely steel - as the rest of the lance, an intermediate layer of Monel metal or the like is first applied, which, acting as an intermediate carrier, is a better, stress-free one Ensures connection between the curved section 32 made of steel and the then welded coating J> k made of copper.
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j ίj ί
Im öffnungsliereich des Abschnittes 32 ist, wie aus der Zeichnung ersichtlich, im inn?ren Rohr 16, durch welches der Sauerstoff der Metallschmelze zugeführt wird, oin Drall3insatz 36 angeordnet. Dieser Dralleinsatz gewährleistet, ciaß der Sauerstoff in einem gleio'.im&ßigen Kegel ausströmt und somit ein verhältnismäßig großer Flächenbereich des Schmelzbades mit Sauerstoff beaufschlagt wird.In the opening area of section 32, as shown in the drawing can be seen in the inner tube 16, through which the oxygen is fed to the molten metal, oin swirl insert 36 is arranged. This use of swirl ensures that the oxygen flows out in a smooth cone and thus in a proportionate manner large surface area of the weld pool is exposed to oxygen.
Wie bereits erwähnt, sind die Rohre 12, 14, l6 mit den ihnen zugeordneten Rohrbögen 12a, l4a bzw. loa verschweißt. Gemäß der Neuerung sind auch alle anderen miteinander zu verbindenden Teile der Aufblaslanze 10 verschweißt. Eine solche Schweißkonstruktion hat den Vorteil, daß keinerlei Abdichtungsschwierigkeiten zwischen Sauerstoff und Kühlwasser auftreten, wie diese bei den bisher üblichen Schraubverbindungen vorhanden waren.As already mentioned, the tubes 12, 14, l6 are welded to the tube bends 12a, l4a and loa assigned to them. According to the As a new feature, all other parts of the inflation lance 10 that are to be connected to one another are also welded. Such a welded structure has the advantage that there are no sealing difficulties between oxygen and cooling water, as with the previously common screw connections were available.
Da die Aufblaslanze 10 während des Betriebes einer sehr großen Wärmeentwicklung ausgesetzt ist, dehnen sich zwangsläufig die Rohre aus, wobei die Längenänderung des inneren Rohres l6 über den Lanzenabschnitt J52 (Lanzenkopf) auf das äußere Rohr 12 übertragen wird. Um ein Reißen der Schvioißnähte zu vermeiden, ist neuerungsgemäß dem äußeren Rohr 12 ein die temperaturbedingte Dehnung ausgleichendes Kompensationsteil 38 zugeordnet.Since the inflation lance 10 is exposed to a very large amount of heat during operation, the inevitably expand Pipes off, the change in length of the inner pipe l6 being transferred to the outer pipe 12 via the lance section J52 (lance head) will. To prevent the weld seams from tearing, According to the innovation, a compensation part 38 which compensates for the temperature-related expansion is assigned to the outer tube 12.
Das Kompensationstell 38 besteht aus einem das Rohr 12 ummantelnden Gehäuse 40, in dessen Innern zwei im Abstand zueinander an geordnete Membrane 42, 44 vorgesehen sind. Diese Membrane sind üblicher Bauart und bestehen aus einer Lage mehrerer elastischer Blechlamellen. Um eine Längenänderung zu ermöglichen, ist das Rohr 12 im Bereich des Korrpensationsteiles 38 unterteilt, wobei an die beiden freien Rohrenden jeweils eine Randzone der lame?"" enförmigen Membrane 42, 44 fest angeordnet ist.The Kompensationstell 38 consists of a tube 12 encasing Housing 40, in the interior of which two spaced apart membranes 42, 44 are provided. These membranes are common design and consist of a layer of several elastic sheet metal lamellas. To enable a change in length, that is Tube 12 subdivided in the area of the compensation part 38, with an edge zone of the lame? "" En-shaped at each of the two free tube ends Membrane 42, 44 is fixedly arranged.
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Die beiden anderen, in der Zeichnung einander zugekehrten Randzonen der Membrane 42, 44 sind mit hUlsenart:'. gen Gleitelementen 46 bzw. 48 fest verbunden, die den beiden Hälften des Rohres 12 fest zugeordnet sind und die, je nach Wärmeausdehaung des Rohres 12, mehr oder weniger tief ineina.nder verschoben werden. Der Rücklauf des Kühlwassers wird durch diese Gleitelemente nicht beeinträchtigt.The other two edge zones facing each other in the drawing of the membrane 42, 44 are with sleeve type: '. gen sliding elements 46 and 48 firmly connected, which are permanently assigned to the two halves of the tube 12 and which, depending on the thermal expansion of the tube 12, can be shifted more or less deeply into one another. The return of the cooling water is not impaired by these sliding elements.
Bei der Auiblaslar^ze gemäß der Neuerung besteht noch die Möglichkeit., ein zentrales Führungsrohr im Innenrohr 16 vorzusehen, durch das zusätzlich Kalkstaub in den Brennfleck geblasen werden kann. Auch ist es schließlich noch möglich, mittels dieses FührungsrohreE flüssigen, gas- oder staubförrtiigen Brennstoff zu2.uführen und somit zusätzliche Wärmeer j ergie in den Ofen hineinzubringen. In the case of the outside glass according to the innovation, there is still the possibility. to provide a central guide tube in the inner tube 16, through which lime dust can also be blown into the focal point. Finally, it is also possible to use this guide tubeE Add liquid, gas or dust fuel and thus to bring additional heat energy into the furnace.
28. 5· 1971
St/Bt28.5 · 1971
St / Bt
712715621.10.71712715621.10.71
Claims (1)
St/Btis made of copper.
St / Bt
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