EP0792378A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufblasen von sauerstoffhaltigem gas mit und ohne feststoff auf eine in einem metallurgischen gefäss insbesondere in einem rh-gefäss befindlichen metallschmelze - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum aufblasen von sauerstoffhaltigem gas mit und ohne feststoff auf eine in einem metallurgischen gefäss insbesondere in einem rh-gefäss befindlichen metallschmelze

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EP0792378A1
EP0792378A1 EP95935838A EP95935838A EP0792378A1 EP 0792378 A1 EP0792378 A1 EP 0792378A1 EP 95935838 A EP95935838 A EP 95935838A EP 95935838 A EP95935838 A EP 95935838A EP 0792378 A1 EP0792378 A1 EP 0792378A1
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EP
European Patent Office
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oxygen
lance
gas
mouth
shaped
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EP95935838A
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EP0792378B1 (de
Inventor
Horst-Dieter Schoeler
Ulrich Meyer
Anatoly Sizov
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Vodafone GmbH
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Mannesmann AG
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP0792378B1 publication Critical patent/EP0792378B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/10—Handling in a vacuum

Definitions

  • the invention relates to a method for inflating oxygen-containing gas with and without solids onto a molten metal located in a metallurgical vessel, a method for generating a burning flame and the corresponding devices according to the preambles of claims 1, 2, 6, 9, 13 and 18. Methods and devices are known with which oxygen is blown onto a molten metal and with which the melt can be heated by adding fuel.
  • top-blow lance is known from EP 0 584 814 A2, the lance mouth of which is lavai-shaped and has bores through which a combustible medium can be injected into the main flow of the lance.
  • the main stream consisting of oxygen or oxygen-containing gas, leaves the lance nozzle at supersonic speed, but under conventional flow conditions.
  • the lance known from this document has a water-cooled jacket. A device for injecting solids is not provided.
  • DE 2026 780 C2 discloses an addition funnel which is inserted in the lid of the vessel and through which solids - here scale as oxidizing agent - can be fed to the melt.
  • DE 29 18 213 C2 discloses a method and a device for the metallurgical treatment of molten metals, in which a multi-phase treatment in a single device is made possible in which, while maintaining the end cap, at least one first device, here an electrode, guided through the cover, is replaced by a second device, here a fresh lance.
  • the invention has set itself the goal of creating a method and a suitable lance as a unitary component, in which, without structural alteration measures using simple constructional means, various different process steps in the treatment of metal melts located in a metallurgical vessel while increasing the introduction rates of the individual media are feasible.
  • the invention achieves this goal through the characteristic features of
  • a multi-function lance in which the methods of inflating oxygen with and without solids and generating a flame are possible independently of one another.
  • the individual supply lines are switched accordingly; when oxygen is inflated with solids, only the solids guide tube is moved deeper into the lance.
  • maximum input rates are possible by influencing the media flow behavior in particular.
  • the gas stream is excited to oscillate in a particularly simple manner, in such a way that the gas volumes in the form of longitudinal waves hit the surface of the liquid melt in a particularly soft form in spite of the large amounts.
  • the method and the device are suitable for the treatment of molten metals under atmospheric pressure as well as under vacuum.
  • the pulse frequency of the oxygen is between 60 and 900 heart, at a pressure of 3 to 11 bar.
  • the pulse frequency of the fuel gas has a comparable size, the pressure being slightly above that of the main gas.
  • Natural gas, coke gas and comparable gases are used as fuel gas.
  • the fuel gas is injected into the oxygen stream in small doses through a variety of nozzles.
  • the individual nozzles Depending on the distance to the critical diameter of the lavai-shaped lance mouth, the individual nozzles have a predetermined angle that takes into account the current gas velocity and the current type of vibration.
  • the individual nozzles are themselves designed as generators, so that the fuel gas is excited to oscillate with simple means immediately before being mixed into the main stream.
  • the fuel gas can be supplied via an annular gap, which is limited by the fuel gas supply pipe and the oxygen guide pipe, or via a separate fuel supply line.
  • the solids supply lance When inflating oxygen and solids at the same time, the solids supply lance is positioned with its mouth behind the critical diameter in the direction of flow.
  • the granular or dusty solids are transported by a conveying gas.
  • This gas-solid mixture is entrained by the flowing oxygen flow at the mouth of the solid material delivery lance.
  • baffle ring which stimulates the main flow to oscillate, downstream in the form of a lavai-shaped lance mouth, and thus to avoid undesired obstructions after the orifice.
  • Figure 2 shows the mouth area of the solid fuel supply and Figure 3 scheme of the fuel nozzle.
  • FIG. 1 shows a lance, which is composed of a water guide tube 21 and an oxygen guide tube 11, which is connected at the foot end to this and is surrounded by a water separating screen 22, which in turn is connected at the foot end to the water guide tube 21.
  • a fuel gas guide tube 31 is provided that surrounds the oxygen guide tube 11 and allows a gap-shaped free space for the supply of fuel gas.
  • a tube is shown as a fuel gas supply line 32, which is felt directly from the foot end to the head end of the lance.
  • the individual media water W, fuel gas B, solid F, feed gas G and oxygen S are supplied to the lance via the individual nozzles, namely gas supply 12, water supply 23, water discharge 24, fuel gas supply 33 and solid supply 42.
  • a displacement tube 41 is arranged in the center of the oxygen guide tube 11 and can be used as a solid feed tube at a predetermined penetration depth into the oxygen guide tube 11.
  • a baffle ring 13 is fastened in the oxygen guide tube 11 at a distance Ig in the flow direction in front of the critical diameter of the lavai-shaped lance mouth.
  • the impact ring 13 has a free passage D_.
  • the impact ring 13 can have a lavai-shaped configuration 15 on its downstream side.
  • the oxygen guide tube 11 has a constriction 14, the critical diameter of the lavai-shaped lance mouth. This critical diameter 14 can be varied by adjusting elements 16.
  • the pipe 41 opens in the flow direction in front of the impact ring 13 at a distance Ip.
  • this tube When using the tube 41 as a solids feed tube, this tube is moved in such a way that it is due to the free space of the baffle plate 13 and the constriction of the critical diameter 14 protrudes and has a distance I «downstream of the constriction 14.
  • nozzles 34 are provided which have an expansion stage 35.
  • the nozzles 34 have an angle ⁇ to a respective plane perpendicular to the lance center axis I, which becomes flatter (smaller) the further the individual nozzle 34 is from the critical diameter 14.
  • the first nozzle 34 is at least at a distance Irj from the critical diameter 14.
  • the individual arrows show the direction of flow of the medium.
  • FIG. 2 shows the mouth area of the solids supply pipe 41 with a star-shaped flare. Due to the special shape, the solid feed pipe 41 has a constant cross section A, the circumferential line of the deformed part Uv being longer than the forming line of an undeformed pipe UR.
  • FIG. 3 shows a nozzle 34 with an extension stage 35 on the output side.
  • the dimensions length of the nozzle L 1, length of generator Lg, diameter of nozzle Dp and diameter of generator DQ are also shown.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufblasen von sauerstoffhaltigem Gas mit und ohne Feststoff auf eine in einem metallurgischen Gefäß, insbesondere einem RH-Gefäß, befindliche Metallschmelze, ein Verfahren zum Erzeugen einer Brennflamme sowie die entsprechenden Vorrichtungen. Zur Schaffung eines Verfahrens und einer dazu geeigneten Lanze, bei denen ohne bauliche Umbaumaßnahmen mit konstruktiv einfachen Mitteln verschiedene Verfahrensschritte bei der Behandlung von Metallschmelzen, insbesondere der Vakuumbehandlung von Stahl in einem RH-Gefäß, bei Steigerung der Einbringraten der einzelnen Medien durchführbar sind, wird erfindungsgemäß eine Multifunktionslanze vorgeschlagen, bei der unabhängig voneinander die Verfahren Aufblasen von Sauerstoff mit und ohne Feststoff und das Erzeugen einer Brennflamme möglich sind. Für den jeweiligen Verfahrensschritt werden die einzelnen Versorgungsleitungen entsprechend geschaltet. Beim Verfahren zum Aufblasen von sauerstoffhaltigem Gas wird der Gasstrom in besonders einfacher Art zum Schwingen angeregt.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM AUFBLASEN VON SAUERSTOFFHALTIGEM GAS MIT UND
OHNE FESTSTOFF AUF EINE IN EINEM METALLURGISCHEN GEFAESS INSBESONDERE IN
EINEM RH-GEFAESS BEFINDLICHEN METALLSCHMELZE
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufblasen von sauerstoffhaltigem Gas mit und ohne Feststoff auf eine in einem metallurgischen Gefäß befindlichen Metallschmelze, ein Verfahren zum Erzeugen einer Brennflamme und die entsprechenden Vorrichtungen nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 2, 6, 9, 13 und 18. Es sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, mit denen Sauerstoff auf eine Metallschmelze aufgeblasen wird und mit denen durch Zumischen von Brennstoff die Schmelze aufgeheizt werden kann.
So ist aus der EP 0 584 814 A2 eine sog. top-blow-lance bekannt, deren Lanzenmündung lavai-förmig ausgestaltet ist und die Bohrungen aufweist, über die ein brennbares Medium in den Hauptstrom der Lanze injiziert werden kann. Der Hauptstrom, bestehend aus Sauerstoff oder sauerstoffhaltigem Gas, verläßt die Lanzendüse mit Überschallgeschwindigkeit, aber unter konventionellen Strömungsbedingungen.
Die aus dieser Schrift bekannte Lanze besitzt einen wassergekühlten Mantel. Eine Vorrichtung zum Eindüsen von Feststoffen ist nicht vorgesehen.
Anlagen, bei denen Feststoffe zugegeben werden können, weisen regelmäßig
Zusatzeinrichtungen auf. So ist aus der DE 2026 780 C2 ein im Deckel des Gefäßes eingesteckter Zugabetrichter bekannt, durch den Feststoff - hier Zunder als Oxidationsmittel - der Schmelze zugeführt werden kann. Aus der DE 29 18 213 C2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum metallurgischen Behandlen von Metallschmelzen bekannt, bei denen eine Mehrphasenbehandlung in einer einzigen Vorrichtung ermöglicht wird, in denen unter Beibehaltung der Abschlußhaube mindestens eine durch den Deckel geführte erste Einrichtung, hier eine Elektrode, durch eine zweite Einrichtung, hier eine Frischlanze, ersetzt wird.
Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, ein Verfahren und eine dazu geeignete Lanze als einheitliches Bauteil zu schaffen, bei denen ohne bauliche Umbaumaßnahmen mit konstruktiv einfachen Mitteln verschiedene unterschiedliche Verfahrensschritte bei der Behandlung von in einem metallurgischen Gefäß befindliche Metallschmelzen bei Steigerung der Einbringraten der einzelnen Medien durchführbar sind. Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die kennzeichnenden Merkmale der
Verfahrensansprüche 1, 2 und 6 sowie die Vorrichtungsansprüche 9, 13 und 18.
Erfindungsgemäß wird eine Multifunktionslanze vorgeschlagen, bei der unabhängig voneinander die Verfahren Aufblasen von Sauerstoff mit und ohne Feststoffe und das Erzeugen einer Brennflamme möglich ist. Für den jeweiligen Verfahrensschritt werden lediglich die einzelnen Versorgungsleitungen entsprechend geschaltet, beim Aufblasen von Sauerstoff mit Feststoffen wird lediglich das Feststoffleitrohr tiefer in die Lanze hineingefahren. In jeder Verfahrensstufe sind durch Einflußnahme insbesondere auf das Medienfließverhalten maximale Einbringraten möglich.
So wird beim Verfahren zum Aufblasen von sauerstoffhaltigem Gas der Gasstrom in besonders einfacher Art zum Schwingen angeregt, und zwar in der Weise, daß die Gasvolumina in Form von Längswellen trotz der hohen Mengen in besonders weicher Form auf der Oberfläche der Flüssigschmelze auftreffen.
Das Verfahren und die Vorrichtung eignen sich für die Behandlung von Metallschmelzen unter Atmosphärendruck wie auch unter Vakuum.
Beim Einsatz der Lanze zum Erzeugen einer Brennflamme wird nicht nur der Sauerstoffhauptstrom zum Pulsieren gebracht, auch das Brenngas wird zum
Schwingen angeregt und dabei in seiner Frequenz so abgestimmt, daß im Vergleich zu konventionell strömenden Medien eine deutliche Steigerung und eine intensivere Vermischung der einzelnen Medien erfolgt. Die Pulsfrequenz des Sauerstoffs liegt dabei zwischen 60 und 900 Herz, bei einem Druck von 3 bis 11 bar. Die Pulsfrequenz des Brenngases weist eine vergleichbare Größe auf, wobei der Druck leicht über dem des Hauptgases liegt. Als Brenngas finden Erdgas, Koksgas und vergleichbare Gase Verwendung. Das Brenngas wird in kleinen Dosen über eine Vielzahl von Düsen in den Sauerstoffstrom injiziert. Die einzelnen Düsen besitzen in Abhängigkeit des Abstandes zum kritischen Durchmesser der lavai-förmigen Lanzenmündung einen vorgegebenen Winkel, der auf die momentane Gasgeschwindigkeit und die aktuelle Schwingungsart Rücksicht nimmt. Die einzelnen Düsen sind selber als Generatoren ausgebildet, so daß mit einfachen Mitteln das Brenngas unmittelbar vor der Zumischung in den Hauptstrom zum Schwingen angeregt wird.
Das Brenngas kann über einen Ringspalt, der durch das Brenngaszufuhrrohr und das Sauerstoffleitrohr begrenzt ist oder über eine eigene Brennstoffzufuhrleitung zugeführt werden.
Beim Aufblasen von Sauerstoff und gleichzeitig von Feststoffen wird die Feststoffzufuhrlanze mit seiner Mündung bis in Strömungsrichtung hinter dem kritischen Durchmesser positioniert. Die körnigen oder auch staubförmigen Feststoffe werden von einem Fördergas transportiert. Dieses Gasfeststoffgemisch wird an der Mündung der Feststofförderlanze vom vorbeiströmenden Sauerstoffstrom mitgerissen. Zur weiteren Erhöhung dieses Effektes wird vorgeschlagen, die Mündung in der Weise auszugestalten, daß der Umfang des Mündungsbereiches größer ist als der Umfang des rohrförmigen Feststoffrohres. Am einfachsten geschieht dies durch ein sternförmiges Bördeln des Mündungsbereichs. Bei gleicher Querschnittsfläche steht dem mit hoher Geschwindigkeit vorbeiströmenden Sauerstoffstrahl eine größere Umfangslinie zur Verfügung, das mit Feststoffen belegte Fördergas mitzureißen.
Weiterhin wird vorgeschlagen, den Prallring, der den Hauptstrom zum Schwingen anregt, stromabwärts in Form einer lavai-förmigen Lanzenmündung auszugestalten und so nicht erwünschte Behinderungen nach der Blende zu vermeiden.
Um den Hauptgasstrom bei allen denkbaren Gasmengen ohne Austausch der Lanzen optimal zum Schwingen anzuregen wird vorgeschlagen, die Einengung im kritischen Durchmesser der Laval-Düse verstellbar auszugestalten. Dabei wird vorgeschlagen, die konstruktiv einfach ausgestalteten Kipphebel einendig zu lagern und einstellbar zu kippen. Ein Beispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargelegt. Dabei zeigen die Figur 1 das Schema einer Lanze mit sämtlichen Bauelementen zur
Durchführung der verschiedenen Verfahren. Figur 2 den Mündungsbereich der Feststofförderianze und Figur 3 Schema der Brennstoffdüse.
Die Figur 1 zeigt eine Lanze, die sich aus einem Wasserleitrohr 21 und einem Sauerstoffleitrohr 11 zusammensetzt, das fußendig mit diesem verbunden von einem Wassertrennschirm 22 umhüllt wird, der wiederum fußendig mit dem Wasserleitrohr 21 verbunden ist.
Im linken Teil der Figur 1 ist ein Brenngasleitrohr 31 vorgesehen, daß das Sauerstoffleitrohr 11 umhüllt und einen spaltförmigen Freiraum für die Zuführung von Brenngas zuläßt. Im rechten Teil der Figur 1 ist ein Rohr als Brenngaszufuhrleitung 32, das unmittelbar vom Fußende zum Kopfende der Lanze gefühlt ist, aufgezeigt. Die einzelnen Medien Wasser W, Brenngas B, Feststoff F, Fördergas G und Sauerstoff S werden über die einzelnen Stutzen, und zwar Gaszufuhr 12, Wasserzufuhr 23, Wasserabfuhr 24, Brenngaszufuhr 33 und Feststoffzufuhr 42 der Lanze zugeführt.
Im Zentrum des Sauerstoffleitrohres 11 ist ein Verdrängungsrohr 41 angeordnet, das bei vorgegebener Eindringtiefe in das Sauerstoffleitrohr 11 als Feststoffzuführrohr einsetzbar ist.
Im Sauerstoffleitrohr 11 ist mit einem Abstand Ig in Strömungsrichtung vor dem kritischen Durchmesser der lavai-förmigen Lanzenmündung ein Prallring 13 befestigt. Der Prallring 13 besitzt einen freien Durchtritt D_ . Der Prallring 13 kann auf seiner stromabwärts liegenden Seite eine lavai-förmige Ausgestaltung 15 aufweisen. Das Sauerstoffleitrohr 11 besitzt eine Einengung 14, dem kritischen Durchmesser der lavai-förmigen Lanzenmündung. Dieser kritische Durchmesser 14 kann durch Verstellelemente 16 variiert werden.
Beim Einsatz der Lanze als reine Aufblaslanze ohne Feststoffe mündet das Rohr 41 in Stromrichtung vor dem Prallring 13 in einem Abstand Ip.
Beim Einsatz des Rohres 41 als Feststoffzuführrohr wird dieses Rohr in der Weise verschoben, daß es durch den Freiraum der Prallplatte 13 und die Einengung des kritischen Durchmessers 14 hindurchragt und von der Einengung 14 stromabwärts ein Abstand I« besitzt.
Im Laval-Düsenbereich 17 des Sauerstoffleitrohres 11 sind Düsen 34 vorgesehen, die eine Erweiterungsstufe 35 aufweisen.
Die Düsen 34 weisen zu einer jeweiligen Ebene senkrecht zur Lanzβnmittenachse I einen Winkel α auf, der umso flacher (kleiner) wird, je weiter die einzelne Düse 34 vom kritischen Durchmesser 14 entfernt ist. Die erste Düse 34 ist mindestens im Abstand Irj vom kritischen Durchmesser 14 beabstandet. Die einzelnen Pfeile zeigen die Strömungsrichtung des Mediums an.
Die Figur 2 zeigt den Mündungsbereich des Feststoffzuführrohres 41 mit einer sternförmigen Ausbördelung. Durch die besondere Formgestaltung besitzt das Feststoffzuführrohr 41 einen konstanten Querschnitt A, wobei die Umfangslinie des verformten Teils Uv länger ist als die Umformungslinie eines unverformten Rohres UR.
Die Figur 3 zeigt eine Düse 34 mit einer ausgangsseitigen Erweiterungsstufe 35. Weiterhin aufgezeigt sind die Bemaßungen Länge der Düse L^ , Länge Generator Lg, Durchmesser Düse Dp und Durchmesser Generator DQ.
Positionsliste
Sauerstoff
11 Sauerstoffleitrohr
12 Sauerstoffzuführstutzen
13 Prallring
14 Einengung (kritischer Durchmesser)
15 lavalförmige Ausgestaltung
16 Verstellelement
17 Laval-Düse
Wasser
21 Wasserleitrohr
22 Wassertrennschirm
23 Wasserzuführstutzten 24 Wasserabführstutzen
Brenngas
31 Brenngasleitrohr
32 Brenngaszuführleitung 33 Brenngaszuführstutzen
34 Düse
35 Erweiterungsstufe
Feststoff 41 Feststoffzuführrohr
42 Feststoffzuführstutzen
S Sauerstoff
F Feststoff W Wasser
B Brenngas
G Fördergas I Lanzenhauptachse
A Fläche
DG Durchmesser Generator
Dp Durchmesser Brennstoffdüse Dg Durchmesser Blende
D« kritischer Durchmesser
D§ lichte Weite Sauerstoffleitrohr d lichte Weite Feststoffzuführrohr lp Abstand Rohr 41 zur Plattte 13 (bei Sauerstoff) Irj Abstand kritischer Durchmesser zur Brennstoffdüse l<j Abstand Rohr 41 (bei Feststoff ) zum kritischen Durchmesser lκ Abstand Mündung Feststoffzuführrohr zum kritischen Durchmesser
Ig Abstand Prallring zum kritischen Durchmesser
Lfj Länge Düse Lg Länge Generator
U\ Umfang verformter Teil
UR Umfang rohrförmig α Bohrungswinkel

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Aufblasen von sauerstaffhaltigem Gas auf eine, in einem metallurgischen Gefäß befindliche Metallschmelze, insbesondere eine unter Vakuum gesetzte Stahlschmelze in einem RH-Gefäß, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereichertes Gas wird ringförmig durch eine auf die Schmelze gerichtete Lanze geführt, b) nach einer vorgebbaren Strecke wird der ringförmige Gasstrom zu einem Vollstrom mit kreisförmigem Querschnitt erweitert, c) im weiteren Vorwärtsbewegen prallt der Gasstrom in seinem Außenbereich auf ein als ringförmige Blende ausgestaltetes Hindernis, d) der auf das Hindernis aufgeprallte Gasstrom fließt zurück, trifft dabei auf den in Richtung Schmelze fließenden Gasstrom und regt diesen zum Schwingen an, e) der durch die Öffnung des ringförmigen Hindernisses strömende, zum
Schwingen angeregte Gasstrom durchströmt anschließend den kritischen Querschnitt einer lavai-förmige Lanzenmündung und verläßt diese mit Überschallgeschwindigkeit.
2. Verfahren zum Erzeugen einer Brennflamme in dem Freiraum eines metallurgischen Gefäßes oberhalb einer in einem metallurgischen Gefäß befindlichen Metallschmelze, insbesondere einer unter Vakuum gesetzten Stahlschmelze in einem RH-Gefäß, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereichetes Gas wird ringförmig durch eine auf die Schmelze gerichtete Lanze geführt, b) nach einer vorgebbaren Strecke wird der ringförmige Gasstrom zu einem Vollstrom mit kreisförmigem Querschnitt erweitert, c) im weiteren Vorwärtsbewegen prallt der Gasstrom in seinem Außenbereich auf ein als ringförmige Blende ausgestaltetes Hindernis, d) der auf das Hindernis aufgeprallte Gasstrom fließt zurück, trifft dabei auf den in Richtung Schmelze fließenden Gasstrom und regt diesen zum Schwingen an, e) der durch die Öffnung des ringförmigen Hindernisses sich bewegende, zum Schwingen angeregte Gasstrom durchströmt anschließend den kritischen Querschnitt einer lavai-förmigen Lanzenmündung, f) gleichzeitig zur Förderung des Sauerstoff- bzw. sauerstoffhaltigen Hauptstromes wird Brenngas zur lavai-förmigen Lanzenmündung geführt, g) im Bereich der Lanzenmündung wird das Brenngas auf mehrere Düsen verteilt, h) in den Düsen wird das Brenngas zum Schwingen angeregt und i) durch die Düsen in der Innenwandung einer lavai-förmigen Lanzenmündung wird das Brenngas in einem bestimmten Winkel geneigt zur Lanzenmittenachse, in sich bewegenden Einzelströmen zugeführt, j) im Inneren der lavai-förmigen Lanzenmündung mischen sich innig die schwingenden Einzelströme des Brenngases mit dem schwingenden Sauerstoff bzw. sauerstoffhaltigen Hauptstrom und k) das Brenngas/Sauerstoffgemisch verläßt die lavai-förmige
Lanzenmündung in Überschallgeschwindigkeit.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsfrequenz des Sauerstoff- oder sauerstoffhaltigen Gases auf f=60 bis
900 Herz, bei einer Druckamplitude im kritischen Durchtritt von p=3 bis 11 bar bei einer Menge von Q= 200 bis 3000 Nm-Vh eingestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsfrequenz des Brenngases auf f= 60 - 900 Herz bei p= 4 bis 20 bar eingestellt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Brenngas Erdgas zugeführt wird.
6. Verfahren zum Aufblasen von mit Feststoffen angereichertem sauerstoffhaltigen Gas auf eine in einem metallurgischen Gefäß befindliche Metallschmelze, insbesondere einer unter Vakuum befindlichen Stahlschmelze in einem RH- 1 21
-10-
Gefäß, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereichetes Gas wird ringförmig durch eine auf die Schmelze gerichtete Lanze geführt, b) vor Erreichen des kritischen Durchmessers einer lavai-förmigen
Lanzenmündung prallt der ringförmige Gasstrom in seinem Außenbereich auf ein als ringförmige Blende ausgestaltetes Hindernis, c) der auf das ringförmige Hindernis aufgeprallte Gasstrom fließt zurück, trifft dabei auf den in Richtung Schmelze strömenden Restringstrom und regt diesen zum Schwingen an, d) der schwingende Restringstrom strömt, seine Ringform beibehaltend, an dem Hindernis vorbei durch den kritischen Querschnitt der Lanzenmündung, e) gleichzeitig zur Förderung des Sauerstoff- oder sauerstoffhaltigen Gases wird koaxial zu diesem ein durch ein Fördergas bewegter feinkörniger
Feststoff bis zur Lanzenmündung transportiert, f) der mit Überschallgeschwindigkeit sich bewegende ringförmige Hauptstrom des Sauerstoff- bzw. sauerstoffhaltigen Gases reißt das langsamer strömende Feststoff/Gasgemisch mit und vermischt sich innig mit diesem, g) das Gemisch aus Sauerstoff, Fördergas und Feststoff verläßt schwingend die Lanzenmündung mit Überschallgeschwindigkeit.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Feststoff mit einer Korngröße von 0,1 bis 0,3 mm, bei einem Durchsatz von
M = 60 bis 250 kg/min, zugeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß metallischer oder graphithaltiger Feststoff, insbesondere Fβ2θ3, AL oder C zugeführt wird.
9. Lanze zum Behandeln von in metallurgischen Gefäßen befindlichen, flüssigen, Metallschmelzen, insbesondere von einem Vakuum ausgesetzten Stahl in RH- Gefäßen, die kopfendig am inneren Leitrohr der Lanze zum Führen von Gasen, im wesentlichen Sauerstoff, eine lavai-förmige Lanzenmündung besitzt, und über seine Gesamtlänge einen Kühlmantel aufweist sowie fußendig an eine Sauerstoff- und eine Kühlmedienversorgungsstation angeschlossen ist, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß im Sauerstoffleitrohr (11) in einem Abstand (Ig) in Gasströmungsrichtung vor der Einengung (kritischer Durchmesser 14) von Ig 0,7 bis 0,9 DQ, mit D§ als lichte Weite des Sauerstoffleitrohres (11), ein Prallring (13) befestigt ist, und daß im Sauerstoffleitrohr (11) fußendig gehalten und koaxial zu diesem geführt ein Rohr (41) vorgesehen ist, welches kopfendig in Gasströmrichtung vor dem
Prallring (13) in einem Abstand lp = 0,1 bis 0,3 x D§ endet.
10. Lanze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Prallring (13) stromabwärts eine mit einer lavai-förmigen
Lanzenmündung vergleichbare Ausgestaltung (15) besitzt.
11. Lanze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einengung (14) Elemente (16) aufweist, mit der der kritische
Durchmesser (D«) verstellbar ist.
12. Lanze nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellelemente (16) einendig gelagerte Kipphebel sind.
13. Lanze zum Behandeln von in metallurgischen Gefäßen befindlichen, flüssigen, Metallschmelzen, insbesondere von einem Vakuum ausgesetzten Stahl in RH- Gefäßen, die kopfendig am inneren Leitrohr der Lanze zum Führen von Gasen, im wesentlichen Sauerstoff, eine lavai-förmige Lanzenmündung besitzt, in der
Düsen angeordnet sind, die an Versorgungsleitungen angeschlossen sind, und die über ihre gesamte Länge einen Kühlmantel aufweist sowie fußendig mit einer Sauerstoff-, einer Kühlmedien- und einer Brenngasversorgungsstation in Verbindung steht, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, im Sauerstoffleitrohr (11) in einem Abstand Ig in Gasströmungsrichtung vor der Einengung (kritischer Durchmesser 14) von ig = 0,7 bis 0,9 x Dg, mit D§ als lichte Weite des Sauerstoffleitrohres (11), ein Prallring (13) befestigt ist, daß im Sauerstoffleitrohr (11) fußendig gehalten und koaxial zu diesem geführt ein Rohr (41) vorgesehen ist, welches kopfendig in Gasströmungsrichtung vor dem Prallring (13) in einem Abstand lp - 0,1 bis 0,3 x DQ endet, daß mindestens sechs Düsen (34) jeweils in einer vertikalen Ebene mindestens als Dreier-Gruppen angeordnet sind, daß die erste Düse (34) einen Abstand zur Einengung (14) von lp > 1,4xD« , mit D« als kritischen Durchmesser, beabstandet ist und daß die Düsen (34) als Schwingungsgeneratoren ausgestaltet sind.
14. Lanze nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der (n) der Düsen (34) zwischen n=6 bis 60 beträgt.
15. Lanze nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (34) eine Länge L^ = 10 bis 50 mm und einen Durchmesser DD=3-15 mm aufweisen und daß mündungsseitig eine als Generator dienende Erweiterungsstufe (35) vorgesehen ist mit DQ/DQ = 1,1 bis 2,0, mit DQ als Generatordurchmesser und Lg/Dp = 0,3 bis 1 ,8, mit Lg als Generatorlänge.
16. Lanze nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrungswinkel α* zwischen einer senkrecht zur Lanzenlängsachse (I) angeordneten Ebene und der Mittelachse der ersten Düse (34) in Strömungsrichtung α| = 10 bis 30° beträgt und daß die nachfolgenden Düsen (34) in Abhängigkeit ihrer Rangfolge, flachere (kleinere) positive Winkel α|| bis an als Index aufweisen.
17. Lanze nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenngaszufuhr über einen durch ein Brenngasleitrohr (31) und das Sauerstoffleitrohr (11) gebildeten ringförmigen Spalt den Düsen (34) zugeführt wird.
18. Lanze nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (34) über eine Brenngaszuführleitung (32) mit einer Brenngasversorgungsstation in Verbindung stehen.
19. Lanze zum Behandeln von in metallurgischen Gefäßen befindlichen, flüssigen, Metallschmelzen, insbesondere von Vakuum ausgesetzten Stahl in RH-Gefäßen, die kopfendig am inneren Leitrohr der Lanze zum Führen von Gasen, im wesentlichen Sauerstoff, eine lavai-förmige Lanzenmündung besitzt und über ihre gesamte Länge einen Kühlmantel aufweist sowie fußendig an eine Sauerstoff- und eine Kühlmedienversorgungsstation angeschlossen ist, sowie eine Einrichtung zum Fördern von Feststoffen einschließlich der Fördergas- und
Feststoffversorgungsstation zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Sauerstoffieitrohr (11) einem Abstand Ig in Gasströmungsrichtung vor der Einengung (kritischer Durchmesser 14) von Lg = 0,7 bis 0,9 x Ds , mit D§ als lichte Weite des Sauerstoffleitrohres (11), ein Prallring (13) befestigt ist, daß fußendig im Sauerstoffieitrohr (11) koaxial zu diesem in seiner Eindringtiefe in dieses «instellbar verschiebbar ein Feststoffzuführrohr (41) angeordnet ist, daß das Feststoffzuführrohr (41) kopfendig so tief in das Sauerstoffieitrohr (11) eindringt, daß es stromabwärts über den Prallring (13) und die Einengung (kritischer Durchmesser) D« hinaus in einem Abstand I« > 0,1 x DQ, mit Ds als lichte Weite des Sauerstoffleitrohres (11), mündet.
20. Lanze nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Feststoffzuführrohr (41) im Bereich seiner Mündung in der Weise verformt ist, daß bei konstanter Durchtrittsfläche das Verhältnis des verformten Umfanges Uy zum rohrförmigen Umfang UR UV/UR = 1 , 1 bis 1,3 beträgt.
21. Lanze nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangslinie des verformten Umfanges Uv sternförmig ausgestaltet ist.
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