EP2366086A1 - Oxygen blowing lance cooled by protective gas - Google Patents

Oxygen blowing lance cooled by protective gas

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Publication number
EP2366086A1
EP2366086A1 EP09799324A EP09799324A EP2366086A1 EP 2366086 A1 EP2366086 A1 EP 2366086A1 EP 09799324 A EP09799324 A EP 09799324A EP 09799324 A EP09799324 A EP 09799324A EP 2366086 A1 EP2366086 A1 EP 2366086A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
oxygen
lance
thermal protection
protection device
channel
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09799324A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Marinko Lekic-Ninic
Stefan Lechner
Helmut Kerschbaum
Harald Traxinger
Peter Wieser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Siemens VAI Metals Technologies GmbH Austria
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens VAI Metals Technologies GmbH Austria filed Critical Siemens VAI Metals Technologies GmbH Austria
Publication of EP2366086A1 publication Critical patent/EP2366086A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • the present invention relates to a breathing gas cooled at least in the lance head side section oxygen blowing lance.
  • Water cooling of the oxygen blowing lance is a common method of protection against wear.
  • the disadvantage here is that the weight of the oxygen blowing lance is considerably increased in use by the water cooling, which makes correspondingly dimensioned carrying devices necessary and makes the oxygen lance overall lumbering.
  • DE10253463 presents a gas-cooled lance. The problem of determining measured quantities in the focal spot for controlling the treatment of steel melts with oxygen is not dealt with in DE10253463.
  • an oxygen blowing lance with a central technology duct, at least two, preferably three to six, oxygen ducts, which are each provided with at least one outlet nozzle in addition to the technology duct, the longitudinal axes of the oxygen ducts being from the longitudinal axis of the technical channel, one surrounding the engineering channel and the oxygen lines
  • Thermal protection device made of refractory material, which forms the outer skin of the oxygen blowing lance at least in the lance head side protective gas cooled section, wherein the spaces between the oxygen lines with outlet nozzles, the technology channel and the thermal protection device are connected to an inert gas supply device at least in the lance head side, and the thermal protection device at least one layer, preferably several Layers comprising refractory material, wherein the oxygen lance comprises at least one sensor for determining measured quantities, wherein the sensor is arranged on at least one of the locations - thermal protection device,
  • the oxygen blowing lance according to the invention has a central technology channel which is adjacent to a plurality of, ie at least 2, oxygen lines. Preferably, there are 3 to 6 oxygen lines.
  • the longitudinal axes of the oxygen lines do not coincide with the longitudinal axis of the central technology channel, so they are located next to the technology channel.
  • the oxygen lines are each provided with at least one outlet nozzle on the lance head side; However, one or more oxygen lines may also be provided with a plurality of outlet nozzles.
  • the regulation of oxygen supply is facilitated by the presence of multiple oxygen lines, since the individual oxygen lines can be controlled independently. Different amounts of oxygen per unit time can thus be supplied via the different oxygen lines and different pressures of the respectively supplied oxygen can be set. This can influence the movement of the molten steel and the movement of slag on the molten steel.
  • the oxygen partial pressure in the gas space can be better regulated than when using a single oxygen line.
  • the oxygen penetrates into the molten steel in the so-called focal spot.
  • the focal spot is located below the oxygen lance on an extension of its longitudinal axis. Since a central technology channel is present in the oxygen blowing lance centrally between the oxygen lines, the focal spot is thus located in an area region forming an extension of the technology channel.
  • measured quantities relating to molten steel can be better determined than when sensors are used which are directed to regions of the surface of the molten steel which may be covered by slag.
  • the sensors are at least one of the points
  • one or more sensors may also be present at several or all of these locations.
  • sensors can be mounted anywhere in the protective gas cooled area of the oxygen blowing lance, without having to fear leakage of water cooling in such places.
  • sensors can be placed exactly where highly meaningful measurement data can be obtained. For example, information about the gas pressure at the outlet nozzles is particularly important.
  • sensors are also attached to the oxygen lance, which can determine measured variables off the lancet head side of an extension of the technology channel forming spatial region.
  • the oxygen blowing lance according to the invention is protective gas cooled at least in a lance head side section. It can also be completely gas-shielded, that is, manage without water cooling. If it is not fully shield gas cooled, the non-shield gas cooled section of the oxygen lance is water cooled. At least the lancet-side portion of the oxygen blowing lance is inert gas cooled.
  • the lancet-side section is a section to understand the
  • Lance head that is, that means the lance head end of the oxygen blowing lance includes. At least 0.25% of the longitudinal extent of the oxygen blowing lance is inert gas cooled.
  • the longitudinal extent is to be understood as the extension from the lance head end of the oxygen blowing lance to the point of introduction of oxygen into the oxygen blowing lance. It is preferred, when larger sections are shielded gas cooled, for example up to 0.5%, up to 1%, up to 2%, up to 4%, up to 8%, up to 10%, up to 20%, up to 30%, up to 40%, up to 50%, up to 60%, up to 70%, up to 80% or up to 90% of the longitudinal extent.
  • the larger the protective gas-cooled section the easier the oxygen blowing lance according to the invention becomes compared to a water-cooled section
  • Oxygen blowing lance It is particularly preferred to carry out protection gas-cooled up to 100% of the longitudinal extent.
  • the upper limits are included in the above ranges.
  • the protective gas cooled sections always include the lance head end of the oxygen blowing lance. With increasing proportion of the longitudinal extent of
  • Oxygen blowing lance moves the oxygen inlet into the oxygen blowing lance facing the end of the protective gas-cooled section always in the direction of oxygen introduction of the oxygen blowing lance.
  • a longitudinal extent of the oxygen blowing lance of for example 25 m, for example, at least the last 6.25 cm of the oxygen blowing lance are protected gas cooled, which amounts to 0.25% of the longitudinal extent.
  • the non-inert gas-cooled section of the oxygen blowing lance is water-cooled.
  • the water cooling is as known from the prior art as the oxygen blowing lance enclosing channel with infiltrating water supply line and running out water discharge pipe.
  • Thermal protection device made of refractory material, which forms the outer skin of the oxygen blowing lance at least in the lance head side protective gas cooled section.
  • the thermal protection device comprises at least one layer of refractory material. It preferably comprises several layers of refractory material, as this leads to an improved wear resistance. The layers may consist of the same or different refractory material.
  • refractory material materials having high mechanical strength, dimensional stability, wear resistance, corrosion resistance in the conditions prevailing in the treatment of molten steel from crude steel exhibit. These conditions are characterized by temperatures of 20 0 C to 2000 0 C, splashes of acidic to basic slag, splashes of liquid metal.
  • the refractory material is, for example, um
  • Silicate ceramics such as steatite, cordierite and MuIMt, - oxide ceramics as single-substance ceramics such as alumina,
  • Non-oxide ceramics include ceramic materials based on compounds of boron, carbon, nitrogen and silicon.
  • Preferred non-oxide ceramics are silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, boron carbide and boron nitride.
  • Fiber-ceramic composites such as metal-matrix composites, C / C,
  • the refractory material may also be graphite or boron nitride.
  • the refractory material may also be graphite or boron nitride.
  • Gaps between the oxygen lines with outlet nozzles, technology channel, and thermal protection device are connected at least in the protective gas-cooled portion of the oxygen blowing lance with a shielding gas supply device.
  • Suitable inert gas is any gas which is inert under the conditions prevailing in the treatment of molten steel with oxygen. Preferred is the use of nitrogen or argon.
  • the protective gas supply device is, for example, a pipeline connecting the interstices with a protective gas reservoir, in which devices for regulating the gas flow are present.
  • the protective gas flows through the intermediate spaces, thereby dissipating heat and thereby cooling the oxygen blowing lance. Furthermore, oxidizing wear of the oxygen blasting lance parts is prevented by the protective gas atmosphere.
  • the protective gas protects him from parts of the oxygen blowing lance are flushed from reactions with the environment, such as slag or steel splashes, dusts in the gas space above the molten steel, or gases. In addition, a heat transfer of hot gases from the environment by convection is disturbed by the flowing inert gas atmosphere on the oxygen blowing.
  • the measured variables preferably originate from the group from the group
  • the temperature can be measured, for example, in the following ways:
  • thermometer such as line scanner infrared cameras, infrared measuring system
  • the temperature of the molten steel gives information about the state of treatment of molten steel that can be used to control the treatment with oxygen.
  • the gas pressure can be measured, for example, barometrically or manometrically. Knowledge of the gas pressure allows conclusions to be drawn about the tearing behavior of the oxygen as it exits the outlet nozzles, which can be used to control the penetration of oxygen.
  • the distance of the oxygen blowing lance to solids and / or liquid levels of the slag or molten steel can be measured, for example, by means of:
  • interferometric systems for example laser interferometers
  • Molten steel or possibly existing slag, can be used to control the penetration depth of the oxygen, and thus the treatment time of the molten steel.
  • the control of the penetration depth of the oxygen can be done for example by up and down movement of the oxygen blowing lance.
  • By measuring the distance can be maintained at any time a distance of the oxygen blowing lance from the liquid level, in which the fermentation of Sauerstoffblaslanze is kept low by metal and slag spatter.
  • a measurement of the distance to solids allows avoiding damage to the oxygen blowing lance by contact with, for example, standing in the molten steel scrap parts that have not yet melted.
  • Spectral data can be measured, for example, by means of
  • Emission spectral analysis for example with discharge plasma, with laser-induced plasma or with laser ablation and discharge plasma, laser-induced plasma spectroscopy,
  • Spectral data on the composition of the molten steel can provide information about the progress of the treatment of molten steel.
  • a device for removing steel and / or gas samples can be introduced into the technology channel.
  • Such a device can comprise, for example, a vacuum glass fastened to a metal cable, or a pipe section which can be extended out of the technology duct.
  • a sublance for sampling can be dispensed with.
  • the advantage here is that when removing steel samples in the focal spot directly can be drawn from the molten steel and must not be penetrated if necessary on the molten steel slag layer.
  • a device for measuring the temperature and / or composition of a withdrawn steel or gas sample can be introduced into the technology channel.
  • the samples can be evaluated without delays caused by removal from the oxygen blowing lance.
  • Such an evaluation can be made, for example, by laser-induced plasma spectroscopy.
  • a measurement of a sample taken in the technical channel has the advantage that the sample is not moved in the engineering channel.
  • the measurement influencing disturbing factors such as changing ambient pressures and poor visual conditions.
  • a detection of parameters of the molten steel in the technical channel has the advantage that the sample does not have to be taken from the oxygen blowing lance according to the invention in order to arrive at the parameters. This makes the capture faster.
  • a device for acquiring spectral data can be introduced into the technology channel.
  • the technology channel is connected to a device for the supply of solid, liquid or gaseous substances.
  • a device for the supply of solid, liquid or gaseous substances By adding, for example, alloying substance-containing substances to molten steel by such a delivery device, the quality of the steel obtained can be influenced. If the addition can be made via the technology channel, no additional channels for this purpose have to be provided in the oxygen blowing lance, or the addition via additional lances can be reduced or rendered obsolete.
  • the thermal protection device surrounds the technology channel and the oxygen lines at least in the protective gas-cooled portion of the oxygen blowing lance at least in the longitudinal direction of the oxygen blowing lance.
  • the thermal protection device of channels is traversed, wherein the channels with a Inert gas supply device are connected and open into the space between the oxygen lines with outlet nozzles, the technology channel and the thermal protection device and / or have one or more orifices in the outer skin of the oxygen blowing lance.
  • the shielding gas better contributes to cooling and protection of the thermal protection device from oxidative wear. If channels have an orifice in the outer skin of the oxygen blowing lance, this is enveloped by a protective gas jacket, which is a particularly effective protection against exacerbations and wear.
  • Slag or metal splashes can be blown away from the protective gas flow before contact with the outer skin and in this case do not reach the outer skin. Slag or metal splashes that reach the outer skin can be partially blown off again by the protective gas flow. Since the outer skin is not water-cooled in the lance-head side protective gas-cooled section, these splashes freeze slowly, which facilitates blowing off. Slag or steel splashes impinging on the outer skin cool when passing through the protective gas jacket and strike the outer skin at a lower temperature than an oxygen blowing lance without a protective gas jacket. As a result, reactions with the outer skin are less severe or not at all, so that it is less worn.
  • the lance head of the oxygen lance is also covered by the thermal protection device, wherein the lanzenkopf worne part of the thermal protection device is designed as a protective element which is detachably and replaceably attached to the technology channel, wherein in the protective element passages are provided, through which the outlet nozzles to the outside are guided, wherein these passages are each dimensioned so that between outlet nozzle and protective element remains a gap. Protective gas can escape through this gap. As a result, the outlet nozzles are protected from exfoliation and wear and cooled.
  • the protective gas forms a jacket of the exiting oxygen stream, whereby this directed can penetrate into the molten steel. This allows better control of the penetration depth.
  • the protection element may include a passageway for the engineering channel.
  • this passage can be dimensioned so that a gap remains between the technical channel and the protective element.
  • Protective gas can escape through this gap.
  • the technology channel is protected against exacerbations and wear and cooled.
  • no gap remains between the technical channel and the protective element.
  • the protective element has no passage for the technical channel.
  • the technical channel ends before the protective element.
  • an extension of the technology channel forming space area for example, the space between the protective element and the lancet end of the technology channel, for example, the temperature can be determined as a measured variable, which allows, for example, conclusions about the state of the lance head.
  • the thermal protection device can basically consist of one or more elements.
  • it consists of several elements, since they are smaller and thus easier to manufacture compared to a single element or can be replaced easier in case of maintenance.
  • the thermal protection device can basically consist of one or more elements.
  • it consists of several elements, since they are smaller and thus easier to manufacture compared to a single element or can be replaced easier in case of maintenance.
  • the thermal protection device can basically consist of one or more elements.
  • it consists of several elements, since they are smaller and thus easier to manufacture compared to a single element or can be replaced easier in case of maintenance.
  • the thermal protection device can basically consist of one or more elements.
  • it consists of several elements, since they are smaller and thus easier to manufacture compared to a single element or can be replaced easier in case of maintenance.
  • the thermal protection device can basically consist of one or more elements.
  • it consists of several elements, since they are smaller and thus easier to manufacture compared to a single element or can be replaced easier in case of maintenance.
  • the thermal protection device
  • Thermal protection device consist of several stacked rings.
  • at least one element of the thermal protection device is attached to the technology channel. If the element of the thermal protection device, which is at the lowest position when the oxygen blowing lance is in the vertical position - with the lance head at the bottom - is fastened to the technology channel, the load of the elements arranged above it can be carried by this element or its attachment. In such a case can be waived partially or completely to separate fasteners for the remaining elements of the thermal protection device in the oxygen blowing lance, which makes the design and manufacture of the oxygen blowing lance easier.
  • the length of the technology channel is adjustable independently of the oxygen channels and the thermal protection device.
  • a lance-head-side end portion of the technology channel may include a pipe section, which is in and out of the technical channel. In the extended state of the pipe section extends the technology channel.
  • Figure 1 shows a longitudinal section through the lanzenkopfsteitigen protective gas cooled section of an embodiment of a Sauerstoffblaslanze invention.
  • Figure 2 shows a section of a longitudinal section through the lance head side protective gas cooled section of an embodiment of an inventive
  • FIG. 3 shows an oblique view of a section of an embodiment of the oxygen blowing lance according to the invention.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through the lance-head end section of an embodiment of the oxygen blowing lance 1 according to the invention.
  • a central technology channel 2 is surrounded by two oxygen lines 3.
  • the outer skin of the oxygen blowing lance is made of one of several elements
  • Thermal protection device 4 formed of refractory material.
  • the elements are a tube 4a and a lancet head covering bowl-shaped protective element 4b.
  • the tube 4a is fastened via fastening device 5 on the technology channel.
  • the protective element 4b is fastened via fastening device 6 on the technology channel.
  • Oxygen is shown with wavy arrows.
  • Shielding gas is shown with straight arrows. Shielding gas flows through the spaces between the technology channel 2, oxygen lines 3, and the elements of the thermal protection device 4a and 4b, as well as channels in the tube 4a. The connection of the intermediate spaces or the channels with a protective gas supply device is not shown.
  • the protective gas exits the channels in the tube 4a, inter alia, on the outer skin of the oxygen blowing lance and envelops it with a protective gas jacket.
  • the oxygen streams emerging from the outlet nozzles 7 are enveloped by protective gas streams emerging from the gaps between the outlet nozzles 7 and the protective element 4b. From openings 17 in the protective element also flows from protective gas.
  • a device for removing steel samples 8 is introduced in the technology channel 2. For sampling is these lowered from the technology channel into the molten steel.
  • a sensor for determining the temperature 9 and a sensor for determining the distance of the lance to a solid and / or liquid level 10 are mounted in the technology channel. They record the corresponding measurement data in the area of the lance head that forms an extension of the technical channel.
  • a sensor for measuring gas pressure 1 1 is attached on the outer skin of the oxygen lance.
  • Another sensor for measuring gas pressure 12 is attached to an outlet nozzle 7.
  • FIG. 2 shows a section of a longitudinal section through the lance-head side protective gas-cooled section of an embodiment of an oxygen blowing lance according to the invention.
  • 1 corresponding elements are provided with the same reference numerals as in Figure 1.
  • the lance head is provided with a protective element 4b.
  • the protective element 4b has no passage for the technology channel.
  • the technology channel ends before the protective element 4b.
  • a temperature sensor 19 is located in the area of the space forming an extension of the technology channel between the protective element and the lance-end of the technology channel.
  • FIG. 3 shows an oblique view of a section containing the lance head of an embodiment of the oxygen blowing lance according to the invention.
  • Sensors 13, 14, 15, 16 are attached to several points of the outer skin.
  • FIG. 2 also shows a central technology channel 2 and a plurality of outlet nozzles 7 on the lance head.
  • the lance head is provided with a protective element 4b, which has a passage for the technology channel 2. Between the protective element 4b and the outlet nozzles 7 and the technology channel 2 are annular gaps. Furthermore, the protective element 4b through openings 17, through the protective gas from the spaces between the technical channel 2, not shown oxygen lines, and the elements of the thermal protection device tube 4a and protective element 4b can flow to the outer skin of the oxygen lance.
  • the protective gas-cooled portion of the oxygen blowing lance terminates at the dividing line 18.
  • the oxygen blowing lance is water-cooled.
  • the oxygen blowing lance is inert gas cooled, wherein the elements of the thermal protection device tube 4a and protective element 4b form the outer skin of the oxygen blowing lance in the protective gas cooled area.
  • the edge 18 forms the boundary between the protective gas-cooled and the water-cooled section of the oxygen blowing lance.

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Abstract

The present invention relates to an oxygen blowing lance (1) that is cooled by protective gas at least in a section on the lance head side and that comprises a central conduit (2), and next to the conduit at least two oxygen lines (3), which are each provided with at least one outlet nozzle (7) on the lance head side, wherein the longitudinal axes of the oxygen lines are different from the longitudinal axis of the conduit, a thermal protection device (4) that is made of fireproof material and surrounds the conduit and the oxygen lines and that forms the outer skin of the oxygen blowing lance (1) at least in the section on the lance head side cooled by protective gas, wherein at least in the section on the lance head side cooled by protective gas the intermediate spaces between the oxygen lines (3) having outlet nozzles (7), the conduit (2), and the thermal protection device (4) are connected to a protective gas feed device, and the thermal protection device (4) comprises at least one layer of fireproof material. The oxygen lance (1) comprises at least one sensor (9, 10, 12) for determining measured variables, wherein the sensor is attached to at least one of the locations - thermal protection device (4), - conduit (2), - outlet nozzles (7) in such a way that the sensor can determine measured variables in a spatial region forming an extension of the conduit on the lance head side.

Description

Schutzgasgekühlte Sauerstoffblaslanze Inert gas cooled oxygen blowing lance
Die vorliegende Erfindung betrifft eine zumindest im lanzenkopfseitigen Abschnitt schutzgasgekühlte Sauerstoffblaslanze.The present invention relates to a breathing gas cooled at least in the lance head side section oxygen blowing lance.
Bei der Behandlung von Stahlschmelzen mit Sauerstoff aus einer Sauerstoffblaslanze ist es zur Kontrolle der hergestellten Stahlqualität notwendig, die Zusammensetzung der Stahlschmelzen zu ermitteln. Das kann durch Analyse von Proben aus der Stahlschmelze, sowie durch die Analyse von Proben der bei der Behandlung der Stahlschmelze anfallenden Abgase erfolgen. Üblicherweise werden Proben derIn the treatment of molten steel with oxygen from an oxygen blowing lance, it is necessary to determine the composition of the molten steel to control the steel quality produced. This can be done by analyzing samples from the molten steel, as well as by analyzing samples of the waste gases produced during the treatment of molten steel. Usually, samples of the
Stahlschmelze durch von der Sauerstoffblaslanze verschiedene Sublanzen gezogen. Eine weitere Information darüber, wie die Behandlung mit Sauerstoff gesteuert werden soll, gibt die Temperatur der Stahlschmelze. Die Eindringtiefe des Sauerstoffs in die Stahlschmelze beeinflusst den Zeitaufwand zur Behandlung maßgeblich. Je nach Abreissverhalten des Sauerstoffstroms beim Austritt aus den Auslassdüsen einer Sauerstoffblaslanze ändern sich die Eindringtiefe und damit der Zeitaufwand. Veränderungen im Abreissverhalten werden beispielsweise durch Verschleiß der Auslassdüsen, Änderungen des Abstandes der Sauerstoffblaslanze von der Stahlschmelze, und Änderungen des im Bereich der Sauerstofflanze herrschenden Druckes verursacht. Informationen über Parameter wie Abstand von der Stahlschmelze, Temperatur der Stahlschmelze, Druck, sind bei ihrer Messung im Brennfleck der Behandlung der Stahlschmelze hinsichtlich einer Verwendung zur Steuerung des Behandlungsprozesses besonders aussagekräftig. Diese Parameter sind bei wassergekühlten Sauerstoffblaslanzen schwierig zu erhalten, da Sensoren für diese Parameter den Kühlmantel der Sauerstoffblaslanze, insbesondere des Lanzenkopfes, durchsetzen müssen. Dadurch erhöht sich die Gefahr von Leckagen des Kühlmantels. Da auf einer wassergekühlten Lanze aufgrund der intensiven Kühlung der Außenhaut der Sauerstoffblaslanze zudem Verbärungen aus frierenden Schlackespritzern und Stahlspritzern auftreten, sind in der Außenhaut angebrachte Sensoren der Gefahr der Bedeckung durch Verbärungen ausgesetzt.Molten steel pulled by sublucents other than the oxygen blowing lance. Further information on how to control the treatment with oxygen gives the temperature of the molten steel. The penetration depth of the oxygen into the molten steel significantly influences the time required for the treatment. Depending on the tear-off behavior of the oxygen flow at the outlet from the outlet nozzles of an oxygen blowing lance, the penetration depth and thus the time expenditure change. Changes in the tear-off behavior are caused, for example, by wear of the outlet nozzles, changes in the distance of the oxygen blowing lance from the molten steel, and changes in the pressure prevailing in the region of the oxygen lance. Information about parameters such as distance from the molten steel, temperature of the molten steel, pressure, are particularly meaningful when measured in the focal spot of the molten steel treatment for use in controlling the treatment process. These parameters are difficult to obtain in the case of water-cooled oxygen blowing lances since sensors for these parameters must enforce the cooling jacket of the oxygen blowing lance, in particular the lance head. This increases the risk of leakage of the cooling jacket. As a water-cooled lance due to the intense cooling of the outer skin of the oxygen lance also exacerbations of freezing slag spatter and steel splash occur, mounted in the outer skin sensors are exposed to the risk of covering by exacerbations.
Eine Wasserkühlung der Sauerstoffblaslanze ist eine übliche Methode zum Schutz vor Verschleiß. Nachteilig ist dabei, dass das Gewicht der Sauerstoffblaslanze im Einsatz durch die Wasserkühlung beträchtlich erhöht wird, was entsprechend dimensionierte Tragevorrichtungen notwendig und die Sauerstofflanze insgesamt schwerfälliger macht. Zudem besteht die Gefahr von Leckagen des Kühlmantels und damit verbundenem gefährlichen Kühlwassereintritt in die Stahlschmelze.Water cooling of the oxygen blowing lance is a common method of protection against wear. The disadvantage here is that the weight of the oxygen blowing lance is considerably increased in use by the water cooling, which makes correspondingly dimensioned carrying devices necessary and makes the oxygen lance overall lumbering. In addition, there is a risk of leakage of the cooling jacket and associated dangerous cooling water entering the molten steel.
Es ist bekannt, die Wasserkühlung durch andere Kühlmedien zu ersetzen. DE10253463 stellt eine gasgekühlte Blaslanze vor. Das Problem der Ermittlung von Meßgrößen im Brennfleck zur Steuerung der Behandlung von Stahlschmelzen mit Sauerstoff wird in DE10253463 nicht behandelt.It is known to replace the water cooling by other cooling media. DE10253463 presents a gas-cooled lance. The problem of determining measured quantities in the focal spot for controlling the treatment of steel melts with oxygen is not dealt with in DE10253463.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sauerstoffblaslanze bereitzustellen, mit der bei der Behandlung von Stahlschmelzen ohne Gefahr von Leckagen eines Wasserkühlmantels über Sensoren Meßgrößen zumindest im Brennfleck ermittelt werden können.It is the object of the present invention to provide an oxygen blowing lance, can be determined at least in the focal spot in the treatment of molten steel without risk of leakage of a water cooling jacket via sensors measured quantities.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine zumindest in einem lanzenkopfseitigen Abschnitt schutzgasgekühlte Sauerstoffblaslanze mit einem zentralen Technikkanal, und neben dem Technikkanal mindestens zwei, bevorzugt drei bis sechs, Sauerstoffleitungen, die lanzenkopfseitig jeweils mit mindestens einer Auslassdüse versehen sind, wobei die Längsachsen der Sauerstoffleitungen von der Längsachse des Technikkanals verschieden sind, einer den Technikkanal sowie die Sauerstoffleitungen umgebendenThis object is achieved according to the invention by an oxygen blowing lance with a central technology duct, at least two, preferably three to six, oxygen ducts, which are each provided with at least one outlet nozzle in addition to the technology duct, the longitudinal axes of the oxygen ducts being from the longitudinal axis of the technical channel, one surrounding the engineering channel and the oxygen lines
Thermoschutzvorrichtung aus Feuerfestmaterial, welche zumindest im lanzenkopfseitigen schutzgasgekühlten Abschnitt die Außenhaut der Sauerstoffblaslanze bildet, wobei zumindest im lanzenkopfseitigen schutzgasgekühlten Abschnitt die Zwischenräume zwischen den Sauerstoffleitungen mit Auslassdüsen, dem Technikkanal und der Thermoschutzvorrichtung mit einer Schutzgaszufuhrvorrichtung verbunden sind, und die Thermoschutzvorrichtung zumindest eine Lage, bevorzugt mehrere Lagen, Feuerfestmaterial umfasst, wobei die Sauerstofflanze mindestens einen Sensor zur Bestimmung von Meßgrößen umfasst, wobei der Sensor an mindestens einer der Stellen - Thermoschutzvorrichtung,Thermal protection device made of refractory material, which forms the outer skin of the oxygen blowing lance at least in the lance head side protective gas cooled section, wherein the spaces between the oxygen lines with outlet nozzles, the technology channel and the thermal protection device are connected to an inert gas supply device at least in the lance head side, and the thermal protection device at least one layer, preferably several Layers comprising refractory material, wherein the oxygen lance comprises at least one sensor for determining measured quantities, wherein the sensor is arranged on at least one of the locations - thermal protection device,
- Technikkanal,- technical channel,
- Auslassdüsen so angebracht ist, dass er in einem lanzenkopfseitig eine Verlängerung des Technikkanals bildenden Raumbereich Meßgrößen ermitteln kann. Die erfindungsgemäße Sauerstoffblaslanze weist einen zentralen Technikkanal auf, der von mehreren, also mindestens 2, Sauerstoffleitungen benachbart ist. Bevorzugt sind 3 bis 6 Sauerstoffleitungen vorhanden. Die Längsachsen der Sauerstoffleitungen fallen nicht mit der Längsachse des zentralen Technikkanals zusammen, sie sind also neben dem Technikkanal angeordnet. Die Sauerstoffleitungen sind lanzenkopfseitig jeweils mit mindestens einer Auslassdüse versehen; eine oder mehrere Sauerstoffleitung können jedoch auch mit mehreren Auslassdüsen versehen sein.- Discharge nozzles is mounted so that it can determine in a lance head side an extension of the technical channel forming space range measured variables. The oxygen blowing lance according to the invention has a central technology channel which is adjacent to a plurality of, ie at least 2, oxygen lines. Preferably, there are 3 to 6 oxygen lines. The longitudinal axes of the oxygen lines do not coincide with the longitudinal axis of the central technology channel, so they are located next to the technology channel. The oxygen lines are each provided with at least one outlet nozzle on the lance head side; However, one or more oxygen lines may also be provided with a plurality of outlet nozzles.
Im Vergleich zu einer Sauerstofflanze mit einer einzigen Sauerstoffleitung ist durch das Vorhandensein von mehreren Sauerstoffleitungen eine Regulierung der Sauerstoffzufuhr erleichtert, da die einzelnen Sauerstoffleitungen unabhängig voneinander gesteuert werden können. Über die verschiedenen Sauerstoffleitungen können somit verschiedene Mengen Sauerstoff pro Zeiteinheit zugeführt werden und verschiedene Drücke des jeweils zugeführten Sauerstoffs eingestellt werden. Dadurch kann Einfluss auf die Bewegung der Stahlschmelze und auf die Bewegung von auf der Stahlschmelze vorhandener Schlacke genommen werden. Zudem kann der Sauerstoff-Partialdruck im Gasraum besser reguliert werden als bei Verwendung einer einzigen Sauerstoffleitung.Compared to an oxygen lance with a single oxygen line, the regulation of oxygen supply is facilitated by the presence of multiple oxygen lines, since the individual oxygen lines can be controlled independently. Different amounts of oxygen per unit time can thus be supplied via the different oxygen lines and different pressures of the respectively supplied oxygen can be set. This can influence the movement of the molten steel and the movement of slag on the molten steel. In addition, the oxygen partial pressure in the gas space can be better regulated than when using a single oxygen line.
Bei der Behandlung einer Stahlschmelze dringt der Sauerstoff im sogenannten Brennfleck in die Stahlschmelze ein. Gegebenenfalls auf der Stahlschmelze vorhandene Schlacke wird dabei durch die Sauerstoffstrahlen weggedrückt. Der Brennfleck befindet sich unterhalb der Sauerstofflanze auf einer Verlängerung ihrer Längsachse. Da in der Sauerstoffblaslanze zentral zwischen den Sauerstoffleitungen ein zentraler Technikkanal vorhanden ist, befindet sich der Brennfleck somit in einem eine Verlängerung des Technikkanals bildenden Raumbereich. Mittels Sonden, die Meßgrößen in einem lanzenkopfseitig eine Verlängerung des Technikkanals bildenden Raumbereich ermitteln können, können Meßgrößen, auch Parameter genannt, aus dem Brennfleck ermittelt werden. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass, da gegebenenfalls auf der Stahlschmelze vorhandene Schlacke durch den Strom des eingeblasenen Sauerstoffs weggedrückt wird, der Blick auf die Stahlschmelze freigegeben ist. Dadurch können die Stahlschmelze betreffende Meßgrößen besser ermittelt werden als wenn Sensoren verwendet werden, die auf gegebenenfalls von Schlacke bedeckte Bereiche der Oberfläche der Stahlschmelze gerichtet sind. Die Sensoren sind dabei an mindestens einer der StellenIn the treatment of a molten steel, the oxygen penetrates into the molten steel in the so-called focal spot. Optionally present on the molten steel slag is pushed away by the oxygen jets. The focal spot is located below the oxygen lance on an extension of its longitudinal axis. Since a central technology channel is present in the oxygen blowing lance centrally between the oxygen lines, the focal spot is thus located in an area region forming an extension of the technology channel. By means of probes which can determine measured quantities in a space area forming an extension of the technical channel in the lance head side, measured variables, also called parameters, can be determined from the focal spot. It is particularly advantageous that, since optionally on the molten steel slag is pushed away by the flow of injected oxygen, the view is released to the molten steel. As a result, measured quantities relating to molten steel can be better determined than when sensors are used which are directed to regions of the surface of the molten steel which may be covered by slag. The sensors are at least one of the points
- Thermoschutzvorrichtung,- thermal protection device,
- Technikkanal, - Auslassdüsen angebracht.- Technical channel, - outlet nozzles appropriate.
Im Falle des Vorhandenseins mehrerer Sensoren können auch an mehreren oder allen dieser Stellen ein Sensor oder mehrere Sensoren vorhanden sein.If several sensors are present, one or more sensors may also be present at several or all of these locations.
Da zumindest im lanzenkopfseitigen schutzgasgekühlten Abschnitt der Sauerstoffblaslanze keine Wasserkühlung vorhanden ist, besteht zumindest in diesem Abschnitt der Sauerstoffblaslanze, welcher der größten Verschleißgefahr ausgesetzt ist, keine Gefahr von Leckagen eines mit Wasser versorgten Kühlmantels. Daher können Sensoren an beliebigen Stellen im schutzgasgekühlten Bereich der Sauerstoffblaslanze angebracht werden, ohne an solchen Stellen Leckagen einer Wasserkühlung befürchten zu müssen. Infolgedessen können Sensoren genau an den Stellen angebracht werden, wo besonders aussagekräftige Messdaten erhalten werden können. Beispielsweise sind Informationen über den Gasdruck an den Auslassdüsen besonders wichtig. Vorteilhafterweise sind an der Sauerstofflanze auch Sensoren angebracht, die abseits des lanzenkopfseitig eine Verlängerung des Technikkanals bildenden Raumbereiches Meßgrößen ermitteln können.Since there is no water cooling at least in the lance-head side protective gas-cooled section of the oxygen blowing lance, there is no risk of leakage of a cooling jacket supplied with water, at least in this section of the oxygen blowing lance, which is exposed to the greatest risk of wear. Therefore, sensors can be mounted anywhere in the protective gas cooled area of the oxygen blowing lance, without having to fear leakage of water cooling in such places. As a result, sensors can be placed exactly where highly meaningful measurement data can be obtained. For example, information about the gas pressure at the outlet nozzles is particularly important. Advantageously, sensors are also attached to the oxygen lance, which can determine measured variables off the lancet head side of an extension of the technology channel forming spatial region.
Ebenso ist aufgrund des Verzichtes auf eine Wasserkühlung im lanzenkopfseitigen schutzgasgekühlten Abschnitt der Sauerstoffblaslanze die Gefahr von Verbärungen der Außenhaut der Sauerstoffblaslanze beziehungsweise von Sensoren durch frierende Schlackespritzer oder Stahlspritzer herabgesetzt, da die dortige Außenhaut im Vergleich zu einer wassergekühlten Außenhaut weniger stark gekühlt wird.Likewise, the risk of exfoliation of the outer skin of the oxygen blowing lance or of sensors is reduced by freezing slag splash or steel splashes due to the lack of water cooling lanzenkopfseitigen protective gas cooled section of Sauerstoffblaslanze because the local outer skin is less strongly cooled compared to a water-cooled outer skin.
Die erfindungsgemäße Sauerstoffblaslanze ist zumindest in einem lanzenkopfseitigen Abschnitt schutzgasgekühlt. Sie kann auch vollständig schutzgasgekühlt sein, dass heißt, ohne Wasserkühlung auskommen. Wenn sie nicht vollständig schutzgasgekühlt ist, so ist der nicht schutzgasgekühlte Abschnitt der Sauerstoffblaslanze wassergekühlt. Zumindest der lanzenkopseitige Abschnitt der Sauerstoffblaslanze ist schutzgasgekühlt. Dabei ist unter dem lanzenkopfseitigen Abschnitt ein Abschnitt zu verstehen, der denThe oxygen blowing lance according to the invention is protective gas cooled at least in a lance head side section. It can also be completely gas-shielded, that is, manage without water cooling. If it is not fully shield gas cooled, the non-shield gas cooled section of the oxygen lance is water cooled. At least the lancet-side portion of the oxygen blowing lance is inert gas cooled. Here, under the lancet-side section is a section to understand the
Lanzenkopf, dass heißt also das lanzenkopfseitige Ende der Sauerstoffblaslanze umfasst. Zumindest 0,25 % der Längserstreckung der Sauerstoffblaslanze ist schutzgasgekühlt. Die Längserstreckung ist dabei als die Erstreckung vom lanzenkopfseitigen Ende der Sauerstoffblaslanze bis zur Stelle der Einleitung von Sauerstoff in die Sauerstoffblaslanze zu verstehen. Bevorzugt ist es, wenn größere Abschnitte schutzgasgekühlt sind, beispielsweise bis zu 0,5%, bis zu 1%, bis zu 2%, bis zu 4%, bis zu 8%, bis zu 10%, bis zu 20%, bis zu 30%, bis zu 40%, bis zu 50%, bis zu 60%, bis zu 70%, bis zu 80% oder bis zu 90% der Längserstreckung. Je größer der schutzgasgekühlte Abschnitt ist, desto leichter wird die erfindungsgemäße Sauerstoffblaslanze im Vergleich zu einer wassergekühltenLance head, that is, that means the lance head end of the oxygen blowing lance includes. At least 0.25% of the longitudinal extent of the oxygen blowing lance is inert gas cooled. The longitudinal extent is to be understood as the extension from the lance head end of the oxygen blowing lance to the point of introduction of oxygen into the oxygen blowing lance. It is preferred, when larger sections are shielded gas cooled, for example up to 0.5%, up to 1%, up to 2%, up to 4%, up to 8%, up to 10%, up to 20%, up to 30%, up to 40%, up to 50%, up to 60%, up to 70%, up to 80% or up to 90% of the longitudinal extent. The larger the protective gas-cooled section, the easier the oxygen blowing lance according to the invention becomes compared to a water-cooled section
Sauerstoffblaslanze. Besonders bevorzugt ist es, bis zu 100% der Längserstreckung schutzgasgekühlt auszuführen.Oxygen blowing lance. It is particularly preferred to carry out protection gas-cooled up to 100% of the longitudinal extent.
Bei den genannten Bereichen sind die oberen Grenzwerte mit umfasst. Die schutzgasgekühlten Abschnitte umfassen immer das lanzenkopfseitige Ende der Sauerstoffblaslanze. Mit zunehmendem Anteil an der Längserstreckung derThe upper limits are included in the above ranges. The protective gas cooled sections always include the lance head end of the oxygen blowing lance. With increasing proportion of the longitudinal extent of
Sauerstoffblaslanze wandert das der Sauerstoffeinleitung in die Sauerstoffblaslanze zugewandte Ende des schutzgasgekühlten Abschnittes immer weiter in Richtung Sauerstoffeinleitung der Sauerstoffblaslanze. Bei einer Längserstreckung der Sauerstoffblaslanze von beispielsweise 25 m sind also beispielsweise zumindest die letzten 6,25 cm der Sauerstoffblaslanze schutzgasgekühlt, was 0,25% der Längserstreckung ausmacht.Oxygen blowing lance moves the oxygen inlet into the oxygen blowing lance facing the end of the protective gas-cooled section always in the direction of oxygen introduction of the oxygen blowing lance. In the case of a longitudinal extent of the oxygen blowing lance of for example 25 m, for example, at least the last 6.25 cm of the oxygen blowing lance are protected gas cooled, which amounts to 0.25% of the longitudinal extent.
Wenn die Sauerstoffblaslanze nicht vollständig schutzgasgekühlt ist, so ist der nicht schutzgasgekühlte Abschnitt der Sauerstoffblaslanze wassergekühlt. Die Wasserkühlung ist dabei wie aus dem Stand der Technik bekannt als ein die Sauerstoffblaslanze umhüllender Kanal mit einmündender Wasserzulaufleitung und ausmündender Wasserauslaufleitung ausgeführt.If the oxygen blowing lance is not completely gas-shielded, then the non-inert gas-cooled section of the oxygen blowing lance is water-cooled. The water cooling is as known from the prior art as the oxygen blowing lance enclosing channel with infiltrating water supply line and running out water discharge pipe.
Technikkanal und Sauerstoffkanäle sind zumindest im lanzenkopfseitigen schutzgasgekühlten Abschnitt der Sauerstoffblaslanze in Längsrichtung von einer Thermoschutzvorrichtung aus Feuerfestmaterial umgeben, welche zumindest im lanzenkopfseitigen schutzgasgekühlten Abschnitt die Außenhaut der Sauerstoffblaslanze bildet. Die Thermoschutzvorrichtung umfasst dabei mindestens eine Lage Feuerfestmaterial. Bevorzugt umfasst sie mehrere Lagen Feuerfestmaterial, da dies zu einer verbesserten Verschleißresistenz führt. Die Lagen können aus gleichen oder verschiedenen Feuerfestmaterial bestehen.Technology channel and oxygen channels are surrounded at least in the lance head side protective gas cooled section of the oxygen blowing lance in the longitudinal direction of a thermal protection device made of refractory material, which forms the outer skin of the oxygen blowing lance at least in the lance head side protective gas cooled section. The thermal protection device comprises at least one layer of refractory material. It preferably comprises several layers of refractory material, as this leads to an improved wear resistance. The layers may consist of the same or different refractory material.
Unter Feuerfestmaterial sind Materialien zu verstehen, die eine hohe mechanische Festigkeit, Formstabilität, Verschleißbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit bei den bei der Behandlung einer Stahlschmelze von Rohstahl herrschenden Bedingungen aufweisen. Diese Bedingungen sind gekennzeichnet durch Temperaturen von 200C bis 20000C, Spritzer saurer bis basischer Schlacke, Spritzer flüssigen Metalls. Bei dem Feuerfestmaterial handelt es sich beipielsweise umBy refractory material is meant materials having high mechanical strength, dimensional stability, wear resistance, corrosion resistance in the conditions prevailing in the treatment of molten steel from crude steel exhibit. These conditions are characterized by temperatures of 20 0 C to 2000 0 C, splashes of acidic to basic slag, splashes of liquid metal. The refractory material is, for example, um
Silikatkeramik wie beispielsweise Steatit, Cordierit und MuIMt, - Oxidkeramik als Einstoffkeramik wie beispielsweise Aluminiumoxid,Silicate ceramics such as steatite, cordierite and MuIMt, - oxide ceramics as single-substance ceramics such as alumina,
Magnesiumoxid, Zirkoniumdioxid, teilstabilisiertes Zirkoniumdioxid und vollstabilisiertes Zirkoniumdioxid, Titandioxid Oxidkeramik als Mehrstoffsystem wie Aluminiumtitanat Dispersionskeramik wie mit Zirkoniumdioxid verstärktes Aluminiumoxid - Oxidkeramik wie SpinellMagnesium oxide, zirconium dioxide, partially stabilized zirconium dioxide and fully stabilized zirconium dioxide, titanium dioxide Oxide ceramics as a multi-substance system such as aluminum titanate Dispersion ceramics such as zirconia-reinforced aluminum oxide - Oxide ceramics such as spinel
Nichtoxidkeramik. Nichtoxidkeramik umfasst keramische Werkstoffe auf der Basis von Verbindungen von Bor, Kohlenstoff, Stickstoff und Silicium. Bevorzugte Nichtoxidkeramiken sind Siliciumcarbid,, Siliciumnitrid, Aluminiumnitrid, Borcarbid und Bornitrid. - Faserkeramik-Verbundwerkstoffe wie beispielsweise Metal-Matrix-Composits, C/C,Non-oxide ceramics. Non-oxide ceramics include ceramic materials based on compounds of boron, carbon, nitrogen and silicon. Preferred non-oxide ceramics are silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, boron carbide and boron nitride. Fiber-ceramic composites such as metal-matrix composites, C / C,
C/SiC, SiC/SiC und AI2O3/AI2O3, AI2O3/ZrO, AI2O3/SiO2.C / SiC, SiC / SiC and Al 2 O 3 / Al 2 O 3 , Al 2 O 3 / ZrO, Al 2 O 3 / SiO 2 .
Das Feuerfestmaterial kann auch Graphit oder Bornitrid sein. Wenn die Außenhaut bei der Behandlung von Stahlschmelzen von einem Schutzgasmantel umhüllt ist, besteht keine Gefahr der Oxidation des Graphits oder des Bornitrids unter den bei der Behandlung von Stahlschmelzen herrschenden Bedingungen.The refractory material may also be graphite or boron nitride. When the outer skin is covered by a protective gas mantle in the treatment of molten steel, there is no risk of oxidation of the graphite or boron nitride under the conditions prevailing in the treatment of steel melts.
Zwischenräume zwischen den Sauerstoffleitungen mit Auslassdüsen, Technikkanal, und Thermoschutzvorrichtung sind zumindest im schutzgasgekühlten Abschnitt der Sauerstoffblaslanze mit einer Schutzgaszufuhrvorrichtung verbunden. Als Schutzgas kommt jedes Gas in Frage, das unter den bei der Behandlung einer Stahlschmelze mit Sauerstoff herrschenden Bedingungen inert ist. Bevorzugt ist die Verwendung von Stickstoff oder Argon.Gaps between the oxygen lines with outlet nozzles, technology channel, and thermal protection device are connected at least in the protective gas-cooled portion of the oxygen blowing lance with a shielding gas supply device. Suitable inert gas is any gas which is inert under the conditions prevailing in the treatment of molten steel with oxygen. Preferred is the use of nitrogen or argon.
Die Schutzgaszufuhrvorrichtung ist beispielsweise eine die Zwischenräume mit einem Schutzgasreservoir verbindende Rohrleitung, in der Vorrichtungen zur Regelung des Gasflusses vorhanden sind. Beim Betrieb der Sauerstoffblaslanze strömt das Schutzgas durch die Zwischenräume, führt dabei Wärme ab und kühlt die Sauerstoffblaslanze dadurch. Weiterhin wird durch die Schutzgasatmosphäre oxidierender Verschleiß der Sauerstoffblaslanzenteile verhindert. Weiterhin schützt das Schutzgas die von ihm umspülten Teile der Sauerstoffblaslanze vor Reaktionen mit der Umgebung wie beispielsweise Schlacken- oder Stahlspritzern, Stäuben im Gasraum über der Stahlschmelze, oder Gasen. Außerdem wird durch die strömende Schutzgasatmosphäre eine Wärmeübertragung von heißen Gasen aus der Umgebung durch Konvektion auf die Sauerstoffblaslanze gestört.The protective gas supply device is, for example, a pipeline connecting the interstices with a protective gas reservoir, in which devices for regulating the gas flow are present. During operation of the oxygen blowing lance, the protective gas flows through the intermediate spaces, thereby dissipating heat and thereby cooling the oxygen blowing lance. Furthermore, oxidizing wear of the oxygen blasting lance parts is prevented by the protective gas atmosphere. Furthermore, the protective gas protects him from parts of the oxygen blowing lance are flushed from reactions with the environment, such as slag or steel splashes, dusts in the gas space above the molten steel, or gases. In addition, a heat transfer of hot gases from the environment by convection is disturbed by the flowing inert gas atmosphere on the oxygen blowing.
Die Messgrößen stammen bevorzugt aus der Gruppe aus der GruppeThe measured variables preferably originate from the group from the group
- Temperatur,- temperature,
- Gasdruck, - Abstand der Sauerstoffblaslanze zu Festkörpern und/oder Flüssigkeitsspiegel der Schlacke und/oder der Stahlschmelze,Gas pressure, distance of the oxygen blowing lance to solids and / or liquid levels of the slag and / or molten steel,
- Spektraldaten.- spectral data.
Die Temperatur kann beispielsweise auf folgende Arten gemessen werden:The temperature can be measured, for example, in the following ways:
- Messung mit einem NTC- oder PTC- Widerstand- Measurement with an NTC or PTC resistor
-Messung mit einer temperaturabhängigen KonstantstromquelleMeasurement with a temperature-dependent constant current source
-Messung mit einem ThermoelementMeasurement with a thermocouple
-Messung mit frequenzanalogen TemperatursensorenMeasurement with frequency-analogue temperature sensors
-Messung mit Strahlungsthermometer wie beispielsweise Linienscanner Infrarotkameras, InfrarotmesssystemMeasurement with radiation thermometer such as line scanner infrared cameras, infrared measuring system
-akustische Gastemperaturmesstechnik.-acoustic gas temperature measurement.
Die Temperatur der Stahlschmelze gibt Information über den Zustand der Behandlung einer Stahlschmelze, die zur Steuerung der Behandlung mit Sauerstoff genutzt werden kann.The temperature of the molten steel gives information about the state of treatment of molten steel that can be used to control the treatment with oxygen.
Der Gasdruck kann beispielsweise barometrisch oder manometrisch gemessen werden. Die Kenntnis des Gasdruckes lässt Rückschlüsse über das Abrissverhalten des Sauerstoffs beim Austritt aus den Auslassdüsen zu, die zur Steuerung der Eindringtiefe des Sauerstoffs genutzt werden können. Der Abstand der Sauerstoffblaslanze zu Festkörpern und/oder Flüssigkeitsspiegel der Schlacke oder der Stahlschmelze kann beispielsweise gemessen werden mittels:The gas pressure can be measured, for example, barometrically or manometrically. Knowledge of the gas pressure allows conclusions to be drawn about the tearing behavior of the oxygen as it exits the outlet nozzles, which can be used to control the penetration of oxygen. The distance of the oxygen blowing lance to solids and / or liquid levels of the slag or molten steel can be measured, for example, by means of:
- Lasertriangulation, - Laufzeitverfahren wie beispielsweise Laserradar,- laser triangulation, - transit time methods such as laser radar,
- interferometrisch arbeitende Systeme, beispielsweise Laserinterferometer,interferometric systems, for example laser interferometers,
- geführter Mikrowelle, -magnetostriktiven Sensoren, -Ultraschall. Die Messung des Abstandes der Sauerstoffblaslanze vom Flüssigkeitsspiegel der- Guided microwave, magnetostrictive sensors, ultrasound. The measurement of the distance of the oxygen blowing lance from the liquid level of the
Stahlschmelze, beziehungsweise von gegebenenfalls vorhandener Schlacke, kann zur Steuerung der Eindringtiefe des Sauerstoffs, und damit der Behandlungszeit der Stahlschmelze, genutzt werden. Die Steuerung der Eindringtiefe des Sauerstoffs kann dabei beispielweise durch Auf- und Abbewegung der Sauerstoffblaslanze erfolgen. Durch Messung des Abstandes kann ein jederzeit ein Abstand der Sauerstoffblaslanze vom Flüssigkeitsspiegel eingehalten werden, bei dem die Verbärung der Sauerstoffblaslanze durch Metall- und Schlackespritzer gering gehalten wird. Weiterhin ermöglicht eine Messung des Abstandes zu Festkörpern die Vermeidung einer Beschädigung der Sauerstoffblaslanze durch Kontakt mit beispielsweise in der Stahlschmelze stehenden Schrottteilen, die noch nicht geschmolzen sind.Molten steel, or possibly existing slag, can be used to control the penetration depth of the oxygen, and thus the treatment time of the molten steel. The control of the penetration depth of the oxygen can be done for example by up and down movement of the oxygen blowing lance. By measuring the distance can be maintained at any time a distance of the oxygen blowing lance from the liquid level, in which the fermentation of Sauerstoffblaslanze is kept low by metal and slag spatter. Furthermore, a measurement of the distance to solids allows avoiding damage to the oxygen blowing lance by contact with, for example, standing in the molten steel scrap parts that have not yet melted.
Spektraldaten können beispielsweise gemessen werden mittelsSpectral data can be measured, for example, by means of
- Emissionsspektralanalyse beispielsweise mit Entladungsplasma, mit laserinduziertem Plasma oder mit Laserablation und Entladungsplasma, - Laser- induzierter Plasmaspektroskopie,Emission spectral analysis, for example with discharge plasma, with laser-induced plasma or with laser ablation and discharge plasma, laser-induced plasma spectroscopy,
Spektraldaten über die Zusammensetzung der Stahlschmelze können Aufschluss über das Fortschreiten der Behandlung der Stahlschmelze geben.Spectral data on the composition of the molten steel can provide information about the progress of the treatment of molten steel.
Bevorzugterweise ist in den Technikkanal eine Vorrichtung zur Entnahme von Stahl- und/oder Gasproben einbringbar.Preferably, a device for removing steel and / or gas samples can be introduced into the technology channel.
Eine solche Vorrichtung kann beispielsweise eine an einem Metallseil befestigtes Vakuumglas umfassen, oder ein aus dem Technikkanal ausfahrbares Rohrstück. In diesem Fall kann auf die Verwendung einer Sublanze zur Probennahme verzichtet werden. Vorteilhaft ist dabei, dass bei der Entnahme von Stahlproben im Brennfleck direkt aus der Stahlschmelze geschöpft werden kann und keine gegebenenfalls auf der Stahlschmelze vorhandene Schlackenschicht durchdrungen werden muss.Such a device can comprise, for example, a vacuum glass fastened to a metal cable, or a pipe section which can be extended out of the technology duct. In this case, the use of a sublance for sampling can be dispensed with. The advantage here is that when removing steel samples in the focal spot directly can be drawn from the molten steel and must not be penetrated if necessary on the molten steel slag layer.
Bevorzugterweise ist dabei in den Technikkanal eine Vorrichtung zur Messung von Temperatur und/oder Zusammensetzung einer entnommen Stahl- oder Gasprobe einbringbar. In diesem Fall können die Proben ohne durch Entnahme aus der Sauerstoffblaslanze hervorgerufene Verzögerungen ausgewertet werden. Eine derartige Auswertung kann beispielsweise durch Laser- induzierte Plasmaspektroskopie gemacht werden.Preferably, a device for measuring the temperature and / or composition of a withdrawn steel or gas sample can be introduced into the technology channel. In this case, the samples can be evaluated without delays caused by removal from the oxygen blowing lance. Such an evaluation can be made, for example, by laser-induced plasma spectroscopy.
Gegenüber einer Erfassung von Parametern der Metallschmelze aus dem Brennfleck - und somit aus der bewegten Schmelze - hat eine Messung einer entnommenen Probe im Technikkanal den Vorteil, dass die Probe im Technikkanal nicht bewegt ist. Zusätzlich entfallen bei der Messung im Technikkanal auch andere, durch die Umgebung des Brennflecks hervorgerufene, die Messung beeinflussende Störfaktoren wie beispielsweise wechselnde Umgebungsdrücke und schlechte visuelle Bedingungen. Zudem bietet eine Erfassung von Parametern der Stahlschmelze im Technikkanal den Vorteil, dass die Probe nicht aus der erfindungsgemäßen Sauerstoffblaslanze entnommen werden muss, um zu den Parametern zu gelangen. Dadurch kann die Erfassung schneller erfolgen.Compared to a detection of parameters of the molten metal from the focal spot - and thus from the moving melt - a measurement of a sample taken in the technical channel has the advantage that the sample is not moved in the engineering channel. In addition, when measuring in the technical channel also other, caused by the environment of the focal spot, the measurement influencing disturbing factors such as changing ambient pressures and poor visual conditions. In addition, a detection of parameters of the molten steel in the technical channel has the advantage that the sample does not have to be taken from the oxygen blowing lance according to the invention in order to arrive at the parameters. This makes the capture faster.
Nach einer Ausführungsform ist in den Technikkanal eine Vorrichtung zur Erfassung von Spektraldaten einbringbar.According to one embodiment, a device for acquiring spectral data can be introduced into the technology channel.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Technikkanal mit einer Vorrichtung zur Lieferung von festen, flüssigen oder gasförmigen Substanzen verbunden ist. Durch Zugabe von beispielsweise Legierungselemente beinhaltenden Substanzen zur Stahlschmelze durch eine solche Vorrichtung zur Lieferung kann die erzielte Stahlqualität beeinflusst werden. Kann die Zugabe über den Technikkanal erfolgen, müssen keine zusätzlichen Kanäle für diesen Zweck in der Sauerstoffblaslanze vorgesehen werden, beziehungsweise kann die Zugabe über zusätzliche Lanzen vermindert oder obsolet gemacht werden.According to an advantageous embodiment, the technology channel is connected to a device for the supply of solid, liquid or gaseous substances. By adding, for example, alloying substance-containing substances to molten steel by such a delivery device, the quality of the steel obtained can be influenced. If the addition can be made via the technology channel, no additional channels for this purpose have to be provided in the oxygen blowing lance, or the addition via additional lances can be reduced or rendered obsolete.
Die Thermoschutzvorrichtung umgibt den Technikkanal und die Sauerstoffleitungen zumindest in dem schutzgasgekühlten Abschnitt der Sauerstoffblaslanze zumindest in Längsrichtung der Sauerstoffblaslanze. Vorteilhafterweise ist die die Thermoschutzvorrichtung von Kanälen durchzogen, wobei die Kanäle mit einer Schutzgaszufuhrvorrichtung verbunden sind und in den Zwischenraum zwischen den Sauerstoffleitungen mit Auslassdüsen, dem Technikkanal und der Thermoschutzvorrichtung münden und/oder eine oder mehrere Mündungen in der Außenhaut der Sauerstoffblaslanze aufweisen. In diesem Fall trägt das Schutzgas besser zu Kühlung und Schutz der Thermoschutzvorrichtung vor oxidativem Verschleiß bei. Wenn Kanäle eine Mündung in der Außenhaut der Sauerstoffblaslanze aufweisen, wird diese von einem Schutzgasmantel umhüllt, was einen besonders effektiven Schutz vor Verbärungen und Verschleiß darstellt. Schlacken- oder Metallspritzer können vor dem Kontakt mit der Aussenhaut vom Schutzgasstrom weggeblasen werden und erreichen in diesem Fall die Aussenhaut nicht. Schlacken- oder Metallspritzer, die die Aussenhaut erreichen, können zum Teil vom Schutzgasstrom wieder abgeblasen werden. Da die Außenhaut im lanzenkopfseitigen schutzgasgekühlten Abschnitt nicht wassergekühlt ist, gefrieren diese Spritzer nur langsam, was ein Abblasen erleichtert. Auf die Aussenhaut auftreffende Schlacken- oder Stahlspritzer kühlen beim Durchtritt durch den Schutzgasmantel ab und treffen im Vergleich zu einer Sauerstoffblaslanze ohne Schutzgasmantel mit einer geringeren Temperatur auf die Außenhaut. Infolgedessen laufen Reaktionen mit der Aussenhaut weniger heftig oder überhaupt nicht ab, so dass diese weniger verschlissen wird. Zusäztlich ergibt sich der Vorteil, dass solchermassen entstehende Verbärungen auf der Aussenhaut weniger stark haften als Verbärungen, die unter heftiger Reaktion mit dem Material der Aussenhaut entstehen. Entsprechend fallen sie früher unter ihrem eigenen Gewicht von der Aussenhaut ab als stärker haftende Verbärungen.The thermal protection device surrounds the technology channel and the oxygen lines at least in the protective gas-cooled portion of the oxygen blowing lance at least in the longitudinal direction of the oxygen blowing lance. Advantageously, the thermal protection device of channels is traversed, wherein the channels with a Inert gas supply device are connected and open into the space between the oxygen lines with outlet nozzles, the technology channel and the thermal protection device and / or have one or more orifices in the outer skin of the oxygen blowing lance. In this case, the shielding gas better contributes to cooling and protection of the thermal protection device from oxidative wear. If channels have an orifice in the outer skin of the oxygen blowing lance, this is enveloped by a protective gas jacket, which is a particularly effective protection against exacerbations and wear. Slag or metal splashes can be blown away from the protective gas flow before contact with the outer skin and in this case do not reach the outer skin. Slag or metal splashes that reach the outer skin can be partially blown off again by the protective gas flow. Since the outer skin is not water-cooled in the lance-head side protective gas-cooled section, these splashes freeze slowly, which facilitates blowing off. Slag or steel splashes impinging on the outer skin cool when passing through the protective gas jacket and strike the outer skin at a lower temperature than an oxygen blowing lance without a protective gas jacket. As a result, reactions with the outer skin are less severe or not at all, so that it is less worn. In addition, there is the advantage that such resulting decompositions adhere less strongly to the outer skin than to exacerbations which arise under vigorous reaction with the material of the outer skin. Accordingly, they formerly fall from the outer skin under their own weight as more strongly adhering verbs.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Lanzenkopf der Sauerstofflanze ebenfalls von der Thermoschutzvorrichtung bedeckt, wobei der lanzenkopfseitige Teil der Thermoschutzvorrichtung als Schutzelement ausgebildet ist, das ablös- und austauschbar am Technikkanal befestigt ist, wobei in dem Schutzelement Durchlässe vorhanden sind, durch welche die Auslassdüsen nach außen geführt sind, wobei diese Durchlässe jeweils so dimensioniert sind, dass zwischen Auslassdüse und Schutzelement ein Spalt verbleibt. Durch diesen Spalt kann Schutzgas entweichen. Dadurch werden die Auslassdüsen vor Verbärungen und Verschleiß geschützt sowie gekühlt. Zusätzlich bildet das Schutzgas eine Ummantelung des austretenden Sauerstoffstromes, wodurch dieser gerichteter in die Stahlschmelze eindringen kann. Dadurch lässt sich die Eindringtiefe besser steuern. Nach einer Ausführungsform kann das Schutzelement einen Durchlass für den Technikkanal aufweisen. Nach einer Ausführungsform kann dieser Durchlass so dimensioniert sein, dass zwischen Technikkanal und Schutzelement ein Spalt verbleibt. Durch diesen Spalt kann Schutzgas entweichen. Dadurch wird der Technikkanal vor Verbärungen und Verschleiß geschützt sowie gekühlt. Nach einer anderen Ausführungsform verbleibt kein Spalt zwischen Technikkanal und Schutzelement. Nach einer weiteren Ausführungsform weist das Schutzelement keinen Durchlass für den Technikkanal auf. Dabei endet der Technikkanal vor dem Schutzelement. In dem lanzenkopfseitig eine Verlängerung des Technikkanals bildenden Raumbereich, beispielsweise dem Raumbereich zwischen dem Schutzelement und dem lanzenkopfseitigen Ende des Technikkanals, kann beispielsweise die Temperatur als Meßgröße ermittelt werden, was beispielsweise Rückschlüsse auf den Zustand des Lanzenkopfes zulässt.According to an advantageous embodiment, the lance head of the oxygen lance is also covered by the thermal protection device, wherein the lanzenkopfseitige part of the thermal protection device is designed as a protective element which is detachably and replaceably attached to the technology channel, wherein in the protective element passages are provided, through which the outlet nozzles to the outside are guided, wherein these passages are each dimensioned so that between outlet nozzle and protective element remains a gap. Protective gas can escape through this gap. As a result, the outlet nozzles are protected from exfoliation and wear and cooled. In addition, the protective gas forms a jacket of the exiting oxygen stream, whereby this directed can penetrate into the molten steel. This allows better control of the penetration depth. In one embodiment, the protection element may include a passageway for the engineering channel. According to one embodiment, this passage can be dimensioned so that a gap remains between the technical channel and the protective element. Protective gas can escape through this gap. As a result, the technology channel is protected against exacerbations and wear and cooled. According to another embodiment, no gap remains between the technical channel and the protective element. According to a further embodiment, the protective element has no passage for the technical channel. The technical channel ends before the protective element. In the lance head side an extension of the technology channel forming space area, for example, the space between the protective element and the lancet end of the technology channel, for example, the temperature can be determined as a measured variable, which allows, for example, conclusions about the state of the lance head.
Die Thermoschutzvorrichtung kann grundsätzlich aus einem oder mehreren Elementen bestehen. Vorteilhafterweise besteht sie aus mehreren Elementen, da diese im Vergleich zu einem einzigen Element kleiner und damit einfacher gefertigt beziehungsweise im Wartungsfall einfacher ausgetauscht werden können. Beispielsweise kann dieThe thermal protection device can basically consist of one or more elements. Advantageously, it consists of several elements, since they are smaller and thus easier to manufacture compared to a single element or can be replaced easier in case of maintenance. For example, the
Thermoschutzvorrichtung aus mehreren übereinandergestapelten Ringen bestehen. Vorteilhafterweise ist zumindest ein Element der Thermoschutzvorrichtung am Technikkanal befestigt. Wenn das Element der Thermoschutzvorrichtung, welches sich bei senkrechter Stellung der Sauerstoffblaslanze - mit dem Lanzenkopf am unteren Ende - an unterster Stelle befindet, am Technikkanal befestigt ist, kann die Last der darüber angeordneten Elemente von diesem Element beziehungsweise von seiner Befestigung getragen werden. In so einem Fall kann teilweise oder ganz auf separate Befestigungen für die übrigen Elemente der Thermoschutzvorrichtung in der Sauerstoffblaslanze verzichtet werden, was die Konstruktion und Fertigung der Sauerstoffblaslanze einfacher macht.Thermal protection device consist of several stacked rings. Advantageously, at least one element of the thermal protection device is attached to the technology channel. If the element of the thermal protection device, which is at the lowest position when the oxygen blowing lance is in the vertical position - with the lance head at the bottom - is fastened to the technology channel, the load of the elements arranged above it can be carried by this element or its attachment. In such a case can be waived partially or completely to separate fasteners for the remaining elements of the thermal protection device in the oxygen blowing lance, which makes the design and manufacture of the oxygen blowing lance easier.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sauerstoffblaslanze ist die Länge des Technikkanals unabhängig von den Sauerstoffkanälen und der Thermoschutzvorrichtung verstellbar. Dazu kann beispielsweise ein lanzenkopfseitiger Endabschnitt des Technikkanals einen Rohrabschnitt enthalten, der in den Technikkanal ein- und ausfahrbar ist. Im ausgefahrenen Zustand verlängert der Rohrabschnitt den Technikkanal. Dadurch können Messgrößen in verschiedenen Positionen ermittelt werden, ohne den Rest der Sauerstoffblaslanze bewegen zu müssen. Mittels der erfindungsgemäßen Sauerstoffblaslanze können für die Behandlung einer Stahlschmelze relevante Messgrößen einfach und ohne Risiko an den für die jeweiligen Messgrößen idealen Positionen gemessen werden. Dadurch wird die Optimierung der Behandlung vereinfacht.According to one embodiment of the oxygen blowing lance according to the invention, the length of the technology channel is adjustable independently of the oxygen channels and the thermal protection device. For this purpose, for example, a lance-head-side end portion of the technology channel may include a pipe section, which is in and out of the technical channel. In the extended state of the pipe section extends the technology channel. As a result, measured variables can be determined in different positions without having to move the rest of the oxygen blowing lance. By means of the oxygen blowing lance according to the invention, measured variables which are relevant for the treatment of a molten steel can be measured simply and without risk at the positions which are ideal for the respective measured variables. This simplifies the optimization of the treatment.
Anhand der folgenden schematischen beispielhaften Figuren wird die vorliegende Erfindung näher erläutert.The present invention will be explained in more detail with reference to the following schematic exemplary figures.
Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch den lanzenkopfsteitigen schutzgasgekühlten Abschnitt einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sauerstoffblaslanze.Figure 1 shows a longitudinal section through the lanzenkopfsteitigen protective gas cooled section of an embodiment of a Sauerstoffblaslanze invention.
Figur 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt durch den lanzenkopfseitigen schutzgasgekühlten Abschnitt einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßenFigure 2 shows a section of a longitudinal section through the lance head side protective gas cooled section of an embodiment of an inventive
Sauerstoffblaslanze.Oxygen blowing lance.
Figur 3 zeigt eine Schrägansicht eines Abschnittes einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sauerstoffblaslanze.FIG. 3 shows an oblique view of a section of an embodiment of the oxygen blowing lance according to the invention.
Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch den lanzenkopfseitigen Endabschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sauerstoffblaslanze 1. Ein zentraler Technikkanal 2 ist von zwei Sauerstoffleitungen 3 umgeben. Die Außenhaut der Sauerstoffblaslanze wird von einer aus mehreren Elementen bestehendenFIG. 1 shows a longitudinal section through the lance-head end section of an embodiment of the oxygen blowing lance 1 according to the invention. A central technology channel 2 is surrounded by two oxygen lines 3. The outer skin of the oxygen blowing lance is made of one of several elements
Thermoschutzvorrichtung 4 aus Feuerfestmaterial gebildet. Die Elemente sind eine Röhre 4a sowie ein den Lanzenkopf bedeckendes schüsseiförmiges Schutzelement 4b. Die Röhre 4a ist über Befestigungsvorrichtung 5 am Technikkanal befestigt. Das Schutzelement 4b ist über Befestigungsvorrichtung 6 am Technikkanal befestigt. Sauerstoff ist mit gewellten Pfeilen dargestellt. Schutzgas ist mit geraden Pfeilen dargestellt. Schutzgas strömt durch die Zwischenräume zwischen Technikkanal 2, Sauerstoffleitungen 3, und den Elementen der Thermoschutzvorrichtung 4a und 4b, sowie durch Kanäle in der Röhre 4a. Die Verbindung der Zwischenräume beziehungsweise der Kanäle mit einer Schutzgaszufuhrvorrichtung ist nicht dargestellt. Das Schutzgas tritt aus den Kanälen in der Röhre 4a unter anderem an der Außenhaut der Sauerstoffblaslanze aus und umhüllt diese mit einem Schutzgasmantel. Die aus den Auslassdüsen 7 austretenden Sauerstoffströme werden von Schutzgasströmen umhüllt, die aus den Spalten zwischen den Auslassdüsen 7 und dem Schutzelement 4b austreten. Aus Öffnungen 17 im Schutzelement strömt ebenfalls Schutzgas aus. Im Technikkanal 2 ist eine Vorrichtung zur Entnahme von Stahlproben 8 eingebracht. Zur Probennahme wird diese aus dem Technikkanal in die Stahlschmelze abgesenkt. Ein Sensor zur Bestimmung der Temperatur 9 und ein Sensor zur Bestimmung des Abstandes der Lanze zu einem Festkörper und/oder Flüssigkeitsspiegel 10 sind im Technikkanal angebracht. Sie erfassen die entsprechenden Messdaten im lanzenkopfseitig eine Verlängerung des Technikkanals bildenden Raumbereich. An der Außenhaut der Sauerstofflanze ist ein Sensor zur Messung von Gasdruck 1 1 befestigt. Ein weiterer Sensor zur Messung von Gasdruck 12 ist an einer Auslassdüse 7 befestigt.Thermal protection device 4 formed of refractory material. The elements are a tube 4a and a lancet head covering bowl-shaped protective element 4b. The tube 4a is fastened via fastening device 5 on the technology channel. The protective element 4b is fastened via fastening device 6 on the technology channel. Oxygen is shown with wavy arrows. Shielding gas is shown with straight arrows. Shielding gas flows through the spaces between the technology channel 2, oxygen lines 3, and the elements of the thermal protection device 4a and 4b, as well as channels in the tube 4a. The connection of the intermediate spaces or the channels with a protective gas supply device is not shown. The protective gas exits the channels in the tube 4a, inter alia, on the outer skin of the oxygen blowing lance and envelops it with a protective gas jacket. The oxygen streams emerging from the outlet nozzles 7 are enveloped by protective gas streams emerging from the gaps between the outlet nozzles 7 and the protective element 4b. From openings 17 in the protective element also flows from protective gas. In the technology channel 2, a device for removing steel samples 8 is introduced. For sampling is these lowered from the technology channel into the molten steel. A sensor for determining the temperature 9 and a sensor for determining the distance of the lance to a solid and / or liquid level 10 are mounted in the technology channel. They record the corresponding measurement data in the area of the lance head that forms an extension of the technical channel. On the outer skin of the oxygen lance, a sensor for measuring gas pressure 1 1 is attached. Another sensor for measuring gas pressure 12 is attached to an outlet nozzle 7.
Zur besseren Übersichtlichkeit wurde auf die Darstellung von Umlaufkanten der Öffnungen 17, der Mündungen der Kanäle der Röhre 4a, der unteren Enden der Sauerstoffleitungen 3, des unteren Endes des Technikkanals 2, der Auslassdüsen 7, sowie der Durchlässe des Schutzelementes 4b, durch welche die Auslassdüsen 7 nach aussen geführt sind, verzichtet.For clarity, attention has been drawn to the representation of circumferential edges of the openings 17, the mouths of the channels of the tube 4a, the lower ends of the oxygen lines 3, the lower end of the technology channel 2, the outlet nozzles 7, and the passages of the protective element 4b, through which the outlet nozzles 7 are led to the outside, omitted.
Figur 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt durch den lanzenkopfseitigen schutzgasgekühlten Abschnitt einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sauerstoffblaslanze. Der Figur 1 entsprechende Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 versehen. Der Lanzenkopf ist mit einem Schutzelement 4b versehen. Das Schutzelement 4b weist keinen Durchlass für den Technikkanal auf. Der Technikkanal endet vor dem Schutzelement 4b. In dem lanzenkopfseitig eine Verlängerung des Technikkanals bildenden Raumbereich, zwischen dem Schutzelement und dem lanzenkopfseitigen Ende des Technikkanals, befindet sich ein Temperatursensor 19.FIG. 2 shows a section of a longitudinal section through the lance-head side protective gas-cooled section of an embodiment of an oxygen blowing lance according to the invention. 1 corresponding elements are provided with the same reference numerals as in Figure 1. The lance head is provided with a protective element 4b. The protective element 4b has no passage for the technology channel. The technology channel ends before the protective element 4b. A temperature sensor 19 is located in the area of the space forming an extension of the technology channel between the protective element and the lance-end of the technology channel.
Figur 3 zeigt eine Schrägansicht eines den Lanzenkopf enthaltenden Abschnittes einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sauerstoffblaslanze, An mehreren Stellen der Aussenhaut sind Sensoren 13, 14, 15, 16 angebracht. Auch in Figur 2 sind ein zentraler Technikkanal 2 sowie mehrere Auslassdüsen 7 am Lanzenkopf zu sehen. Der Lanzenkopf ist mit einem Schutzelement 4b versehen, welches einen Durchlass für den Technikkanal 2 aufweist. Zwischen dem Schutzelement 4b und den Auslassdüsen 7 beziehungsweise dem Technikkanal 2 befinden sich ringförmige Spalte. Weiterhin weist das Schutzelement 4b durchgehende Öffnungen 17 auf, durch die Schutzgas aus den Zwischenräumen zwischen Technikkanal 2, nicht dargestellten Sauerstoffleitungen, und den Elementen der Thermoschutzvorrichtung Röhre 4a und Schutzelement 4b zur Aussenhaut der Sauerstofflanze strömen kann. Der schutzgasgekühlte Abschnitt der Sauerstoffblaslanze endet an der Trennlinie 18. Bis zur Trennlinie Kante 18 ist die Sauerstoffblaslanze wassergekühlt. Ab der Trennlinie 18 bis zum Lanzenkopf ist die Sauerstofflblaslanze schutzgasgekühlt, wobei in dem schutzgasgekühlten Bereich die Elemente der Thermoschutzvorrichtung Röhre 4a und Schutzelement 4b die Außenhaut der Sauerstoffblaslanze bilden. Die Kante 18 bildet die Grenze zwischen dem schutzgasgekühlten und dem wassergekühlten Abschnitt der Sauerstoffblaslanze. FIG. 3 shows an oblique view of a section containing the lance head of an embodiment of the oxygen blowing lance according to the invention. Sensors 13, 14, 15, 16 are attached to several points of the outer skin. FIG. 2 also shows a central technology channel 2 and a plurality of outlet nozzles 7 on the lance head. The lance head is provided with a protective element 4b, which has a passage for the technology channel 2. Between the protective element 4b and the outlet nozzles 7 and the technology channel 2 are annular gaps. Furthermore, the protective element 4b through openings 17, through the protective gas from the spaces between the technical channel 2, not shown oxygen lines, and the elements of the thermal protection device tube 4a and protective element 4b can flow to the outer skin of the oxygen lance. The protective gas-cooled portion of the oxygen blowing lance terminates at the dividing line 18. Up to the dividing line edge 18, the oxygen blowing lance is water-cooled. From the dividing line 18 to the lance head, the oxygen blowing lance is inert gas cooled, wherein the elements of the thermal protection device tube 4a and protective element 4b form the outer skin of the oxygen blowing lance in the protective gas cooled area. The edge 18 forms the boundary between the protective gas-cooled and the water-cooled section of the oxygen blowing lance.
1 Sauerstoffblaslanze1 oxygen blowing lance
2 Technikkanal2 technology channel
3 Sauerstoffleitung3 oxygen line
4 Thermoschutzvorrichtung4 thermal protection device
4a Röhre4a tube
4b Schutzelement4b protection element
5 Befestigungsvorrichtung5 fastening device
6 Befestigungsvorrichtung6 fastening device
7 Auslassdüsen7 outlet nozzles
8 Vorrichtung zur Entnahme von Stahlproben8 Apparatus for taking steel samples
9 Sensor zur Bestimmung der Temperatur9 Sensor for determining the temperature
10 Sensor zur Bestimmung des Abstandes der Lanze zu einem Festkörper und/oder Flüssigkeitsspiegel10 Sensor for determining the distance of the lance to a solid and / or liquid level
11 Sensor zur Messung von Gasdruck11 Sensor for measuring gas pressure
12 Sensor zur Messung von Gasdruck12 sensor for measuring gas pressure
13 Sensor13 sensor
14 Sensor14 sensor
15 Sensor15 sensor
16 Sensor16 sensor
17 Öffnung (im Schutzelement) 17 opening (in the protective element)

Claims

Patentansprücheclaims
1 ) Zumindest in einem lanzenkopfseitigen Abschnitt schutzgasgekühlte Sauerstoffblaslanze (1 ) mit einem zentralen Technikkanal (2), und neben dem Technikkanal mindestens zwei Sauerstoffleitungen (3), die lanzenkopfseitig jeweils mit mindestens einer Auslassdüse (7) versehen sind, wobei die Längsachsen der Sauerstoffleitungen von der Längsachse des Technikkanals verschieden sind, einer den Technikkanal sowie die Sauerstoffleitungen umgebenden Thermoschutzvorrichtung (4) aus Feuerfestmaterial, welche zumindest im lanzenkopfseitigen schutzgasgekühlten Abschnitt die Außenhaut der Sauerstoffblaslanze (1 ) bildet, wobei zumindest im lanzenkopfseitigen schutzgasgekühlten Abschnitt die Zwischenräume zwischen den Sauerstoffleitungen (3) mit Auslassdüsen (7), dem Technikkanal (2) und der Thermoschutzvorrichtung (4) mit einer Schutzgaszufuhrvorrichtung verbunden sind, und die Thermoschutzvorrichtung (4) zumindest eine Lage, bevorzugt mehrere Lagen, Feuerfestmaterial umfasst, wobei die Sauerstofflanze (1 ) mindestens einen Sensor (9,10,12) zur Bestimmung von Meßgrößen umfasst, wobei der Sensor an mindestens einer der Stellen1) at least in a lanzenkopfseitigen section protective gas cooled Sauerstoffblaslanze (1) with a central technology channel (2), and next to the technology channel at least two oxygen lines (3), the lance head side are each provided with at least one outlet nozzle (7), wherein the longitudinal axes of the oxygen lines of the longitudinal axis of the technical channel are different, a surrounding the technology channel and the oxygen lines thermal protection device (4) made of refractory material, which forms the outer skin of Sauerstoffblaslanze (1) at least in the lance head side protective gas cooled section, wherein at least in the lance head side protective gas cooled section, the spaces between the oxygen lines (3) with outlet nozzles (7), the technology channel (2) and the thermal protection device (4) are connected to a protective gas supply device, and the thermal protection device (4) at least one layer, preferably a plurality of layers, refractory material, wherein the S At least one sensor (9, 10, 12) comprises at least one sensor (9, 10, 12) for determining measured quantities, wherein the sensor is arranged at at least one of the locations
- Thermoschutzvorrichtung (4),- Thermal protection device (4),
- Technikkanal (2),- technical channel (2),
- Auslassdüsen (7) so angebracht ist, dass er in einem lanzenkopfseitig eine Verlängerung des Technikkanals bildenden Raumbereich Meßgrößen ermitteln kann.- Discharge nozzles (7) is mounted so that it can determine in a lance head side an extension of the technical channel forming space range measured variables.
2) Sauerstoffblaslanze nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messgröße aus der Gruppe - Temperatur,2) oxygen blowing lance according to claim 1, characterized in that the measured variable from the group - temperature,
- Gasdruck,- gas pressure,
- Abstand der Lanze zu Festkörpern und/oder Flüssigkeitsspiegel,Distance of the lance to solids and / or liquid levels,
- Spektraldaten, stammt. 3) Sauerstoffblaslanze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Technikkanal (2) eine Vorrichtung zur Entnahme von Stahl- und/oder Gasproben (8) einbringbar ist.- Spectral data, stems. 3) Sauerstoffblaslanze according to any one of the preceding claims, characterized in that in the technical channel (2), a device for the removal of steel and / or gas samples (8) can be introduced.
4) Sauerstoffblaslanze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Technikkanal (2) eine Vorrichtung zur Messung von4) Sauerstoffblaslanze according to claim 3, characterized in that in the technical channel (2) comprises a device for measuring
Temperatur und/oder Zusammensetzung einer entnommen Stahl- oder Gasprobe einbringbar ist.Temperature and / or composition of a removed steel or gas sample can be introduced.
5) Sauerstoffblaslanze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Technikkanal (2) eine Vorrichtung zur Erfassung von Spektraldaten einbringbar ist.5) Sauerstoffblaslanze according to any one of the preceding claims, characterized in that in the technical channel (2) a device for detecting spectral data can be introduced.
6) Sauerstoffblaslanze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Technikkanal (2) mit einer Vorrichtung zur Lieferung von festen, flüssigen oder gasförmigen Substanzen verbunden ist.6) Sauerstoffblaslanze according to any one of the preceding claims, characterized in that the technology channel (2) is connected to a device for supplying solid, liquid or gaseous substances.
7) Sauerstoffblaslanze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermoschutzvorrichtung (4) von Kanälen durchzogen ist, wobei die Kanäle mit einer Schutzgaszufuhrvorrichtung verbunden sind und in den7) Sauerstoffblaslanze according to any one of the preceding claims, characterized in that the thermal protection device (4) is crossed by channels, wherein the channels are connected to an inert gas supply device and in the
Zwischenraum zwischen den Sauerstoffleitungen mit Auslassdüsen, dem Technikkanal und der Thermoschutzvorrichtung münden und/oder Mündungen in der Außenhaut der Sauerstoffblaslanze aufweisen.Gap between the oxygen lines with outlet nozzles, the technical channel and the thermal protection device open and / or have openings in the outer skin of the oxygen blowing lance.
8) Sauerstoffblaslanze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lanzenkopf der Sauerstofflanze ebenfalls von der Thermoschutzvorrichtung (4) bedeckt ist, wobei der lanzenkopfseitige Teil der Thermoschutzvorrichtung (4) als Schutzelement (4b) ausgebildet ist, das ablös- und austauschbar am Technikkanal (2) befestigt ist, wobei in dem Schutzelement Durchlässe vorhanden sind, durch welche die Auslassdüsen (7) nach außen geführt sind, wobei diese Durchlässe jeweils so dimensioniert sind, dass zwischen Auslassdüse und Schutzelement ein Spalt verbleibt.8) Sauerstoffblaslanze according to any one of the preceding claims, characterized in that the lance head of the oxygen lance is also covered by the thermal protection device (4), wherein the lanzenkopfseitige part of the thermal protection device (4) as a protective element (4b) is formed, the detachable and replaceable on Technology channel (2) is fixed, wherein in the protective element passages are provided through which the outlet nozzles (7) are guided to the outside, said passages are each dimensioned so that between the outlet nozzle and the protective element remains a gap.
9) Sauerstoffblaslanze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermoschutzvorrichtung (4) aus mehreren Elementen besteht. 10) Sauerstoffblaslanze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Element der Thermoschutzvorrichtung (4) am Technikkanal (2) befestigt ist.9) Oxygen blowing lance according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal protection device (4) consists of several elements. 10) Sauerstoffblaslanze according to claim 8, characterized in that at least one element of the thermal protection device (4) on the technology channel (2) is attached.
11 ) Sauerstoffblaslanze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Sauerstoffblaslanze auch Sensoren (11 ,13,14,15) angebracht sind, die abseits des lanzenkopfseitig eine Verlängerung des Technikkanals bildenden Raumbereiches Meßgrößen ermitteln können.11) Sauerstoffblaslanze according to any one of the preceding claims, characterized in that at the Sauerstoffblaslanze also sensors (11, 13,14,15) are mounted, which can determine measured values off the lancet head side an extension of the technical channel forming space area.
12) Verwendung einer Sauerstoffblaslanze nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Sauerstoffbehandlung von Stahlschmelzen. 12) Use of an oxygen blowing lance according to one of the preceding claims for the oxygen treatment of steel melts.
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