EP2723908B1 - Lanzenkopf für eine sauerstofflanze - Google Patents

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EP2723908B1
EP2723908B1 EP11735612.1A EP11735612A EP2723908B1 EP 2723908 B1 EP2723908 B1 EP 2723908B1 EP 11735612 A EP11735612 A EP 11735612A EP 2723908 B1 EP2723908 B1 EP 2723908B1
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EP
European Patent Office
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duct
nozzle
cooling water
nozzle body
lance head
Prior art date
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EP11735612.1A
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English (en)
French (fr)
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EP2723908A1 (de
Inventor
Ralf Czingon
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Saar-Metallwerke GmbH
Saar Metallwerke GmbH
Original Assignee
Saar-Metallwerke GmbH
Saar Metallwerke GmbH
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42Constructional features of converters
    • C21C5/46Details or accessories
    • C21C5/4606Lances or injectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/16Introducing a fluid jet or current into the charge
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42Constructional features of converters
    • C21C5/46Details or accessories
    • C21C5/4606Lances or injectors
    • C21C2005/4626Means for cooling, e.g. by gases, fluids or liquids

Definitions

  • the present invention relates to a lance head for an oxygen lance according to the preamble of claim 1.
  • a lance head of the type mentioned is from the US 4,052,005 known.
  • the inflow channels of the formed between the nozzle holes in the nozzle bodydewasserleit Anlagenen extend to the central axis of the nozzle body and form with Ausströmkanälen angled channel transitions, which are each arranged on the same side of the central axis as the inflow and the associated outflow.
  • both the inflow channel and the outflow channel of each cooling water conducting device are formed in the same nozzle intermediate wall between two adjacent nozzle bores.
  • Lance heads of the type mentioned, in particular in the US 4,052,005 described lance head are used in furnaces in steel production and are used to inflate oxygen on the bath surface of a melted in the furnace vessel of the melting furnace melt bath. Due to the high temperatures that occur, it is necessary to cool the lance head by means of the cooling water guiding devices formed in the nozzle body so far that the lance head can be moved into a suitable distance for the optimal melting process to the bath surface without the risk of melting the lance head. With the circulating through thedewasserleit Spuren in the nozzle body cooling water flow should therefore be ensured sufficient cooling. Of course, it proves to be essential that a corresponding cooling water throughput in the lance head can be achieved.
  • the US 3,743,814 shows a lance head for an oxygen lance with a nozzle body having Einströmkanäle and outflow channels, which are interconnected in the region of a centrally disposed, formed as a chamber channel junction.
  • the present invention has for its object to provide a lance head, which allows for improved cooling performance and in particular reduces the risk of local overheating in the region of the channel transitions between the inflow and outflow ofméwasserleit Roaden.
  • the inflow channel or the outflow channel extends from the peripheral connection region past the center axis of the nozzle body, and the inflow channel closes with the outflow channel to form the channel transition in a plane perpendicular to the central axis a channel angle ⁇ greater than 90 degrees.
  • the nozzle body has a plurality of nozzle bores for forming a plurality of oxygen nozzles, wherein the nozzle bores are spaced by nozzle nozzles formed by the nozzle body and wherein for forming a plurality ofdewasserleit boots each inflow and an adjoining outflow channel are formed in different nozzle intermediate walls, the above explained advantages, in particular with respect to the lowest possible flow deflection in the region of the channel transitions and, associated with the lowest possible speed reduction in the cooling flow, even in a lance head with a plurality of nozzles achievable.
  • thedewasserleit boots each have an inflow and an outflow channel, which are interconnected by means of a channel transition, such that there is a concentric arrangement to the central axis of channel transitions, forming an annular channel with interposed transient channel transitions ,
  • a flow velocity in the transition from the inflow to the outflow channel particularly slightly reducing deflection of the cooling water flow is obtained when in a preferred embodiment, the inflow with the outflow channel to form the channel junction in a plane parallel to the central axis einschloll furnishedt a channel angle ⁇ greater than 90 degrees.
  • thedebergleit observed is integrally formed contiguous, with a formed by the nozzle body monolithic channel wall, such that no further component is needed to form thedewasserleit issued next to the nozzle body.
  • the lance head with the cooling water guide formed therein can be implemented as a monolithic component.
  • the lance head For the design of thedewasserleit boots no further components are needed, but this is an integral part of the formed as a nozzle body lance head. In a preferred embodiment of the lance head this is formed as a forming part, in particular as Schzniedeteil, wherein thedewasserleit spur is formed by a coherently formed in the nozzle body bore wall.
  • the lance head following the forming process exclusively in machining, such as drilling, turning, milling, produce.
  • the inflow channel of the cooling water guiding device which extends from the peripheral connection region past the central axis of the nozzle body, has a larger flow cross-section than the inflow channel connected via the channel transition.
  • the peripheral connection region adjacent to an outlet cross section of the outflow channel is provided with a flow guiding device for applying a flow to a connection end of the outer tube of the cooling water tube arrangement, so that, for example, a connection device designed by means of a welded connection can preferably be cooled.
  • the nozzle holes are arranged in the front surface of the nozzle body with nozzle outlet cross-sections in Düsenznunstmulden, such that an opening edge of the nozzle holes in one to a Nozzle axis vertical ⁇ Stammssebezze is arranged so that in the region of the front surface, the formation of local overheating as a result of asymmetric gas flow in the region of the outlet cross sections of the nozzle holes prevented or the risk of occurrence of such overheating can be reduced.
  • Nozzle outlet cross-sections are defined by a cylindrical nozzle outlet channel, which adjoins an expanding in the flow direction formed by the nozzle bore expansion channel.
  • the cylindrical part of the nozzle outlet channel forms a wear projection on the front surface, such that a reduction of this wear projection, in particular due to material losses on the nozzle body as a result of melting, is not a significant impairment of the flow conditions in the nozzle outlet cross-section and a corresponding reduction in performance of the lance head leads.
  • the Stan time of the lance head is significantly increased.
  • Fig. 1 shows in a longitudinal section a lance head 10, which has a nozzle body 11, with a connection end 13 formed on an inflow side 12.
  • the connection end 13 has a central connection region 14, to which an oxygen tube 15 is connected by means of a welded connection 16.
  • Oxygen tube 15 is formed as an oxygen pipe connection piece, which is connectable to an oxygen supply line not shown here.
  • the central connection region 14 is surrounded by a peripheral connection region 17, which serves for connection to a cooling water pipe arrangement 18.
  • the cooling water tube arrangement 18 comprises a first tube designed as an inner tube 19, which is arranged concentrically with the oxygen tube 15, and a second tube, which is designed as an outer tube 20 and which in turn is arranged concentrically to the inner tube 19. Both the inner tube 19 and the outer tube 20 are connected via welded joints 21 and 22 to the nozzle body 11.
  • each inflow channel 24 forms, together with the associated outflow channel 26, a cooling water guide device 28, which has an angled channel transition 29 in the transition between the inflow channel 24 and the outflow channel 26.
  • the channel transition 29 is formed in the illustrated embodiment so that the inflow channel 24 and the outflow 26 both in a plane parallel to the central axis 25, as shown Fig. 1 can form a channel angle ⁇ greater than 90 degrees as well as off Fig. 2 can be seen forming a channel angle ⁇ in a plane perpendicular to the central axis 25, which is greater than 90 degrees.
  • a comparatively only moderately angled orientation of the cooling water guiding device 28 is possible by the channel transition 29 formed with the angles .alpha. And .beta., Which are each greater than 90 degrees, so that when the cooling water guiding device 28 flows through with cooling water in the region of the channel transition 29 a correspondingly small accumulation flow is formed.
  • the nozzle body in the present case a total of six nozzle holes 30 which are each formed by nozzle intermediate wall portions 31 spaced from each other in a defined radial arrangement about the central axis 25 around.
  • the inflow channel 24 and the outflow channel 26 extend in different nozzle intermediate walls 31, which are arranged opposite one another. This results in a comparatively elongated orientation of the cooling water guiding devices 28,
  • Fig. 1 also shows that the peripheral connection region 17 is provided with a flow guiding device 33 which is annularly formed here on the nozzle body 11 and ensures that in the region of a connection end 34 of the outer tube 20, the welded connection 22 is subjected to intensive flow.
  • a flow guiding device 33 which is annularly formed here on the nozzle body 11 and ensures that in the region of a connection end 34 of the outer tube 20, the welded connection 22 is subjected to intensive flow.
  • nozzle mouth wells 36 are formed defining an opening edge 37 which is arranged in an opening plane perpendicular to a nozzle axis 38, so that the flow conditions in that the oxygen flow emerging from the nozzle bores 30 is made constant along the opening edge 37 and thus can be counteracted by the occurrence of local temperature peaks at the opening edge, which could lead to a further undesired temperature increase of the nozzle body 11.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lanzenkopf für eine Sauerstofflanze nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
    Ein Lanzenkopf der eingangs genannten Art ist aus der US 4,052,005 bekannt. Bei dem bekannten Lanzenkopf erstrecken sich die Einströmkanäle der zwischen den Düsenbohrungen im Düsenkörper ausgebildeten Kühlwasserleiteinrichtungen bis zur Mittelachse des Düsenkörpers und bilden mit Ausströmkanälen abgewinkelte Kanalübergänge aus, die jeweils auf derselben Seite der Mittelachse angeordnet sind wie der Einströmkanal und der zugehörige Ausströmkanal. Gleichzeitig sind sowohl der Einströmkanal als auch der Ausströmkanal jeder Kühlwasserleiteinrichtung in derselben Düsenzwischenwand zwischen zwei benachbarten Düsenbohrungen ausgebildet. Als Folge hiervon ergibt sich zwischen dem Einströmkanal und dem Ausströmkanal jeder Kühlwasserleiteinrichtung in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse des Düsenkörpers in einem Kanalübergang ein Kanalwinkel, der deutlich kleiner als 90 Grad ist und etwa 45 Grad beträgt. Für den Strömungsverlauf bedeutet dies, dass die Kühlwasserströmung bei einem Übergang vom Einströmkanal in den Ausströmkanal nahezu wieder in die Gegenrichtung umgelenkt wird. Dies führt dazu, dass sich zumindest in einem Teilbereich des Kanalübergangs eine Stauströmung ausbildet mit einer entsprechend geringen Strömungsgeschwindigkeit.
  • Lanzenköpfe der eingangs genannten Art, wie insbesondere der in der US 4,052,005 beschriebene Lanzenkopf, werden in Schmelzöfen bei der Stahlherstellung eingesetzt wird und dienen zum Aufblasen von Sauerstoff auf die Badoberfläche eines im Ofengefäß des Schmelzofens aufgeschmolzene Schmelzbades. Aufgrund der dabei auftretenden hohen Temperaturen ist es notwendig, den Lanzenkopf mittels der im Düsenkörper ausgebildeten Kühlwasserleiteinrichtungen soweit zu kühlen, dass der Lanzenkopf in einen für den optimalen Schmelzprozess geeigneten Abstand zur Badoberfläche bewegt werden kann, ohne dass die Gefahr eines Aufschmelzens des Lanzenkopfs besteht. Mit der durch die Kühlwasserleiteinrichtungen im Düsenkörper zirkulierenden Kühlwasserströmung soll daher für eine ausreichende Kühlung gesorgt werden. Dabei erweist es sich natürlich als wesentlich, dass ein entsprechender Kühlwasserdurchsatz im Lanzenkopf erreichbar ist.
  • Bei dem aus der US 4,052,005 bekannten Lanzenkopf erfolgt aufgrund der V-förmigen Anstellung des Ausströmkanals zum Einströmkanal im Bereich des Kanalübergang jeder Kühlwasserleiteinrichtung eine extreme Reduktion der Strömungsgeschwindigkeit bis hin zur Gefahr einer zumindest lokalen Totwasserbildung in der Kühlwasserleiteinrichtung, mit der Folge des Risikos örtlicher Überhitzungen, die bis zur Gasblasenbildung im Kühlwasserstrom und damit zu einer Unterbrechung des Kühlwasserstroms führen können.
  • Die US 3,743,814 zeigt einen Lanzenkopf für eine Sauerstofflanze mit einem Düsenkörper, der Einströmkanäle und Ausströmkanäle aufweist, die im Bereich eines zentral angeordneten, als Kammer ausgebildeten Kanalübergangs miteinander verbunden sind.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lanzenkopf vorzuschlagen, der eine verbesserte Kühlleistung ermöglicht und insbesondere die Gefahr einer lokalen Überhitzung im Bereich der Kanalübergänge zwischen dem Einströmkanal und dem Ausströmkanal der Kühlwasserleiteinrichtungen reduziert.
    Bei dem erfindungsgemäßen Lanzenkopf erstreckt sich der Einströmkanal oder der Ausströmkanal von dem peripheren Anschlussbereich an der Mittelachse des Düsenkörpers vorbei, und der Einströmkanal schließt mit dem Ausströmkanal zur Ausbildung des Kanalübergangs in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse einen Kanalwinkel α größer 90 Grad ein. Aufgrund der besonderen Relativanordnung von Einströmkanal und Ausströmkanal bei den Kühlwasserleiteinrichtungen ergibt sich im Vergleich zu dem bekannten Lanzenkopf eine relativ gestreckte Ausrichtung der Kühlwasserleiteinrichtung mit entsprechend ausgerichtetem Strömungsverlauf, bei dem eine extreme Umlenkung der Kühlwasserströmung vermieden wird. Die Folge hiervon ist, dass die Strömungsgeschwindigkeit im Übergang vom Einströmkanal zum Ausströmkanal wesentlich weniger reduziert wird. Der Düsenkörper weist zur Ausbildung einer Mehrzahl von Sauerstoffdüsen eine Mehrzahl von Düsenbohrungen auf, wobei die Düsenbohrungen durch vom Düsenkörper ausgebildete Düsenzwischenwände beabstandet sind und wobei zur Ausbildung einer Mehrzahl von Kühlwasserleiteinrichtungen jeweils ein Einströmkanal und ein daran anschließender Ausströmkanal in unterschiedlichen Düsenzwischenwänden ausgebildet sind, sind die vorstehend erläuterten Vorteile, insbesondere betreffend eine möglichst geringe Strömungsumlenkung im Bereich des Kanalübergänge und damit verbunden eine möglichst geringe Geschwindigkeitsre-duktion in der Kühlströmung, auch bei einem Lanzenkopf mit einer Mehrzahl von Düsen erzielbar. Bei einer Mehrzahl von in dem Düsenkörper ausgebildeten Kühlwasserleiteinrichtungen weisen die Kühlwasserleiteinrichtungen jeweils einen Einströmkanal und einen Ausströmkanal auf, die mittels eines Kanalübergangs miteinander verbunden sind, derart, dass sich eine zur Mittelachse konzentrische Anordnung von Kanalübergängen ergibt, die einen Ringkanal ausbilden mit ineinander übergehend angeordneten Kanalübergängen. Damit lässt sich insbesondere für den Zentralbereich des Düsenkörpers eine wirkungsvolle Kühlung mit Ausbildung einer turbulenten Strömung im Bereich des Ringkanals realisieren.
  • Eine die Strömungsgeschwindigkeit im Übergang vom Einströmkanal zum Ausströmkanal besonders geringfügig reduzierende Umlenkung der Kühlwasserströmung ergibt sich, wenn bei einer bevorzugten Ausführungsform der Einströmkanal mit dem Ausströmkanal zur Ausbildung des Kanalübergangs in einer Ebene parallel zur Mittelachse einen Kanalwinkel β größer 90 Grad einscllließt.
    Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Kühlwasserleiteinrichtung einstückig zusammenhängend ausgebildet ist, mit einer durch den Düsenkörper ausgebildeten monolithische Kanalwandung, derart, dass zur Ausbildung der Kühlwasserleiteinrichtung neben dem Düsenkörper kein weiteres Bauteil benötigt wird. Somit kann der Lanzenkopf mit der darin ausgebildeten Kühlwasserleiteinrichtung als ein monolithisches Bauteil ausgeführt werden. Zur Ausgestaltung der Kühlwasserleiteinrichtung werden keine weiteren Bauteile benötigt, vielmehr ist diese integraler Bestandteil des als Düsenkörper ausgebildeten Lanzenkopfs.
    Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Lanzenkopfs ist dieser als Umformteil, insbesondere als Schzniedeteil ausbildet, bei dem die Kühlwasserleiteinrichtung durch eine im Düsenkörper zusammenhängend ausgebildete Bohrungswandung ausgebildet ist. Somit ist es möglich, den Lanzenkopf nachfolgend dem Umformvorgang ausschließlich in spanender Bearbeitung, wie Bohren, Drehen, Fräsen, herzustellen.
  • Zur Erzielung einer möglichst großen Kühlleistung ist es vorteilhaft, wenn der Einströmkanal der Kühlwasserleiteinrichtung, der sich von dem peripheren Anschlussbereich an der Mittelachse des Düsenkörpers vorbei erstreckt, einen größeren Strömungsquerschnitt aufweist als der über den Kanalübergang angeschlossene Einströmkanal. Dabei ist es insbesondere möglich, durch die Reduktion des Strömungsquerschnitts eine Beschleunigung der Kühlwasserströmung im Ausströmkanal zu erzeugen, um die Temperaturerhöhung der Kühlwasserströmung im Verlauf des Einströmkanals im Hinblick auf eine annähernde Konstanz der Kühlleistung in der Kühlwasserleiteinrichtung zumindest teilweise zu kompensieren.
    Wenn der periphere Anschlussbereich des Düsenkörpers eine profilierte Strömungskontur zur definierten Strömungsbeaufschlagung eines Anschlussbereichs der Kühlwasserrohranordnung aufweist, kann insbesondere die Kühlleistung am Übergang vom Düsenkörper zur Kühlwasserrohranordnung verbessert werden.
  • Bei einer besonderen Ausführungsform ist der periphere Anschlussbereich benachbart einem Austrittsquerschnitt des Ausströmkanals mit einer Ströznungsleiteinrichtung zur Strömungsbeaufschlagung eines Anschlussendes des Außenrohrs der Kühlwasserrohranordnung versehen, so dass beispielsweise eine mittels Schweißverbindung ausgeführte Anschlusseinrichtung bevorzugt gekühlt werden kann.
  • Insbesondere bei einem Lanzenkopf mit den Merkmalen des Anspruchs 1, aber auch unabhängig von der Ausbildung der Kühlwasserleitcinrichtung ist es vorteilhaft, wenn in der Frontfläche des Düsenkörpers die Düsenbohrungen mit ihren Düsenaustrittsquerschnitten in Düsenznündungsmulden angeordnet sind, derart, dass ein Öffnungsrand der Düsenbohrungen in einer zu einer Düsenachse senkrechten Öffnungsebezze angeordnet ist, so dass im Bereich der Frontfläche die Ausbildung von lokalen Überhitzungen als Folge einer asymmetrischen Gasströmung im Bereich der Austrittsquerschnitte der Düsenbohrungen verhindert bzw, das Risiko des Auftretens derartiger Überhitzungen reduziert werden kann.
  • Ebenfalls insbesondere bei einem Lanzenkopf mit den Merkmalen des Anspruchs 1, aber auch unabhängig von der Ausbildung der Kühlwasserleiteinrichtung, oder auch in Kombination mit der vorstehend erläuterten vorteilhaften Ausgestaltung von Düsenmündungsmulden in der Frontfläche des Düsenkörpers, ist es vorteilhaft, wenn in der Frontfläche des Düsenkörpers ausgebildete Düsenaustrittsquerschnitte durch eine zylindrischen Düsenaustrittskanal definiert sind, der an einen sich in Strömungsrichtung erweiternden von der Düsenbohrung ausgebildeten Expansionskanal anschließt. Hierbei bildet der zylindrische Teil des Düsenaustrittskanal einen Verschleißüberstand an der Frontfläche aus, derart, dass eine Reduzierung diese Verschleißüberstands, insbesondere durch Materialverluste am Düsenkörper infolge Aufschmelzens, nicht zu einer wesentlichen Beeinträchtigung der Strömungsverhältnisse im Düsenaustrittsquerschnitt und zu einer entsprechenden Leistungsverringerung des Lanzenkopfs führt. Hierdurch wird die Stanzeit des Lanzenkopfs erheblich erhöht.
  • Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lanzenkopfs anhand der Zeichnungen näher erläutert,
  • Es zeigen:
  • Fig. 1
    einen Lanzenkopf in Längsschnittdarstellung entsprechend dem in Fig. 2 dargestellten Schnittlinienverlauf I-I;
    Fig. 2
    eine Unteransicht des in Fig. 1 dargestellten Lanzenkopfs in teilweise geschnittener Darstellung;
    Fig. 3
    eine Querschnittdarstellung des in Fig. 1 dargestellten Lanzenkopfs längs dem Schnittlinienverlauf III-III in Fig. 1 ;
    Fig. 4
    eine Längsschnittdarstellung des Lanzenkopf;
    Fig. 5
    eine isometrische Darstellung des Lanzenkopfs in Draufsicht auf die Frontfläche des Lanzenkopfs;
    Fig. 6
    eine vergrößerte Darstellung einer in der Frontfläche des Lanzenkopfs ausgebildeten Düsenmündungsmulde;
    Fig. 7
    eine vergrößerte Darstellung der in Fig. 4 dargestellten Längsschnittdarstellung im Bereich einer Düsenbohrung.
  • Fig. 1 zeigt in einem Längsschnitt einen Lanzenkopf 10, der einen Düsenkörper 11 aufweist, mit einem auf einer Zuströmseite 12 ausgebildeten Anschlussende 13. Das Anschlussende 13 weist einen zentralen Anschlussbereich 14 auf, an den ein Sauerstoffrohr 15 mittels einer Schweißverbindung 16 angeschlossen ist. Im vorliegenden Fall ist das Sauerstoffrohr 15 als Sauerstoffrohranschlussstutzen ausgebildet, der mit einer hier nicht näher dargestellten Sauerstoffzuleitung verbindbar ist.
  • Der zentrale Anschlussbereich 14 ist umgeben von einem peripheren Anschlussbereich 17, der zur Verbindung mit einer Kühlwasserrohranordnung 18 dient. Die Kühlwasserrohranordnung 18 umfasst ein erstes, als Innenrohr 19 ausgebildetes Rohr, das konzentrisch zum Sauerstoffrohr 15 angeordnet ist, und ein zweites, als Außenrohr 20 ausgebildetes Rohr, das wiederum konzentrisch zum Innenrohr 19 angeordnet ist. Sowohl das Innenrohr 19 als auch das Außenrohr 20 sind über Schweißverbindungen 21 bzw. 22 an den Düsenkörper 11 angeschlossen.
  • Zwischen dem Innenrohr 19 und dem Sauerstoffrohr 15 ist ein als Ringkanal ausgebildeter Kühlwasserzuführkanal 23 ausgebildet, der eine Kühlwasserzuströmung zu Einströznkanälen 24 ermöglicht, die als Bohrungen im Düsenkörper 11 ausgebildet sind und sich, wie in Fig. 1 dargestellt, von dem peripheren Anschlussbereich 17 an einer Mittelachse 25 des Düsenkörpers in vorbei bis zu Ausströmkanälen 26 erstrecken, die sich von der Mittelachse 25 weg zum peripheren Anschlussbereich 17 erstrecken, wo sie in einen Kühlwasserrückstromkanal 27 einmünden, der als Ringkanal zwischen dem Innenrohr 19 und dem Außenrohr 20 der Kühlwasserrohranordnung 18 ausgebildet ist. Jeder Einströmkanal 24 bildet zusammen mit dem zugeordneten Ausströmkanal 26 eine Kühlwasserleiteinrichtung 28 auf, die im Übergang zwischen dem Einströmkanal 24 und dem Ausströmkanal 26 einen abgewinkelten Kanalübergang 29 aufweist.
  • Der Kanalübergang 29 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel so ausgebildet, dass der Einströmkanal 24 und der Ausströmkanal 26 sowohl in einer Ebene parallel zur Mittelachse 25, wie aus Fig. 1 ersichtlich, einen Kanalwinkel ß ausbilden, der größer als 90 Grad ist, als auch, wie aus Fig. 2 ersichtlich, in einer zur Mittelachse 25 senkrechten Ebene einen Kanalwinkel α ausbilden, der größer als 90 Grad ist. Hieraus ergibt sich zwar keine gradlinige Gesamtausrichtung der Kühlwasserleiteinrichtung 28. Jedoch ist durch den mit den Winkeln α und β ausgebildeten Kanalübergang 29, die jeweils größer als 90 Grad sind, eine vergleichsweise nur moderat abgewinkelte Ausrichtung der Kühlwasserleiteinrichtung 28 möglich, so dass bei einer Durchströmung der Kühlwasserleiteinrichtung 28 mit Kühlwasser im Bereich des Kanalübergangs 29 eine entsprechend geringe Stauströmung ausgebildet wird.
  • Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, weist der Düsenkörper im vorliegenden Fall insgesamt sechs Düsenbohrungen 30 auf, die jeweils durch Düsenzwischenwandbereiche 31 voneinander beabstandet in definierter radialer Anordnung um die Mittelachse 25 herum ausgebildet sind. In den Düsenzwischenwandbereichen 31 erstrecken sich die Einströmkanäle 24 und die Ausströmkanäle 26 der Kühlwasserleiteinrichtungen 28, von denen in Fig. 2 der Übersichtlichkeit halber nur eine Kühlwasserleiteinrichtung 28 dargestellt ist. Dabei verlaufen der Einströmkanal 24 und der Ausströmkanal 26 in unterschiedlichen Düsenzwischenwänden 31, die einander gegenüberliegend angeordnet sind. Hieraus ergibt sich eine vergleichsweise gestreckte Ausrichtung der Kühlwasserleiteinrichtungen 28,
  • Aufgrund der Mehrzahl von Kühlwasserleiteinrichtungen 28, die sich jeweils mit ihren Einströmkanälen 24 und Ausströmkanälen 26 in den Düsenzwischenwandbcreichen 31 zwischen den Düsenbohrungen 30 erstrecken, ergibt sich eine zur Mittelachse 25 konzentrische Anordnung von Kanalübergängen 29, die, wie in Fig. 3 dargestellt, einen Ringkanal 32 ausbilden, mit ineinander übergehend angeordneten Kanalübergängen 29.
  • Insbesondere aus der Darstellung entsprechend Fig. 4 , in der in einer Längsschnittdarstellung des Lanzenkopfs 10 zwei diametral im Düsenkopf angeordnete Düsenbohrungen 30 im Schnitt dargestellt sind, wird deutlich, dass jede Düsenzwischenwandbereich 31 des Düsenkörpers 11 mit Einströmkanälen 24 und Ausströmkanälen 26 versehen ist, so dass eine besonders gleichmäßig Kühlung des monolithisch ausgebildeten Düsenkörpers 11 ermöglicht wird.
  • Dabei wird auch die Ausbildung einer im Düsenkörper 11 gleichmäßig verteilten Kühlleistung dadurch ermöglicht, dass, wie in Fig. 1 dargestellt, der Ausströmkanal 26 einer Kühlwasserleiteinrichtung 28 einen vergleichsweise kleineren Strömungsquerschnitt als der Einströmkanal 24 derselben Kühlwasserleiteinrichtung 28 aufweist, so dass es im Ausströmkanal 26 zu einer vergleichsweise beschleunigten Strömung des im Vergleich zum Einströmkanal 24 durch die bei der Durchströmung des Einströmkanals 24 aufgenommene Wärmemenge höher temperierten Kühlwasserstroms kommt.
  • Fig. 1 zeigt auch, dass der periphere Anschlussbereich 17 mit einer hier ringförmig am Düsenkörper 11 ausgebildeten Strömungsleiteinrichtung 33 versehen ist, die dafür sorgt, dass es im Bereich eines Anschlussendes 34 des Außenrohrs 20 zur intensiven Strömungsbeaufschlagung der Schweißverbindung 22 kommt.
  • Wie aus einer Zusammenschau der Fig. 5, 6 und 7 deutlich wird, werden im Bereich von Düsenaustrittsquerschnitten 39, die durch die Düsenbohrungen 30 in einer Frontfläche 35 des Düsenkörpers gebildet werden, Düsenmündungsmulden 36 ausgebildet, die einen Öffnungsrand 37 definieren, der in einer zu einer Düsenachse 38 senkrechten Öffnungsebene angeordnet ist, so dass die Strömungsbedingungen, der aus den Düsenbohrungen 30 austretenden Sauerstoffströmung entlang dem Öffnungsrand 37 konstant ausgebildet sind und so dem Auftreten lokaler Temperaturspitzen am Öffnungsrand, die zu einer weiteren unerwünschten Temperaturerhöhung des Düsenkörpers 11 führen könnten, entgegengewirkt werden kann.

Claims (9)

  1. Lanzenkopf (10) für eine Sauerstofflanze, der einen Düsenkörper (11) mit einem auf einer Zuströmseite (12) ausgebildeten Anschlussende (13) aufweist, wobei das Anschlussende einen zentralen Anschlussbereich (14) zum Anschluss an ein Sauerstoffrohr (15) und einen peripheren Anschlussbereich (17) zum Anschluss an eine konzentrisch zum Sauerstoffrohr angeordnete Kühlwasserrohranordnung (18) mit einem Kühlwasserzuführkanal (23) und einem Kühlwasserrückstromkanal (27) aufweist, wobei in dem Düsenkörper zumindest eine Düsenbohrung (30) zur Ausbildung einer Sauerstoffdüse vorgesehen ist, die sich zwischen dem Anschlussende und einer Frontfläche (35) des Düsenkörpers erstreckt, wobei der Lanzenkopf eine Mehrzahl von Kühlwasserleiteinrichtungen (28) aufweist, die einen von dem peripheren Anschlussbereich zu einer Mittelachse des Düsenkörpers gerichteten Einströmkanal (24) und einen von der Mittelachse zum peripheren Anschlussbereich gerichteten Ausströmkanal (26) aufweist, wobei zur Ausbildung der Kühlwasserleiteinrichtung der Einströmkanal und der Ausströmkanal in einem abgewinkelten Kanalübergang (29) der Kühlwasserleiteinrichtung miteinander verbunden sind, wobei der Einströmkanal mit dem Ausströmkanal zur Ausbildung des Kanalübergangs in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse einen Kanalwinkel α größer 90 Grad einschließt,
    un wobei der Düsenkörper (11) zur Ausbildung einer Mehrzahl von Sauerstoffdüsen eine Mehrzahl von Düsenbohrungen (30) aufweist, wobei die Düsenbohrungen durch vom Düsenkörper ausgebildete Düsenzwischenwände (31) beabstandet sind und zur Ausbildung einer Mehrzahl von Kühlwasserleiteinrichtungen (28) jeweils ein Einströmkanal (24) und ein daran anschließender Ausströmkanal (26) in unterschiedlichen Düsenzwischenwänden (31) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet,
    dass sich der Einströmkanal (24) oder der Ausströmkanal (26) von dem peripheren Anschlussbereich an der Mittelachse des Düsenkörpers vorbei erstreckt, .derart, dass sich eine zur Mittelachse konzentrische Anordnung von Kanalübergängen ergibt, die einen Ringkanal 32 ausbilden mit ineinander übergehend angeordneten Kanalübergängen 29.
  2. Lanzenkopf nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Einströmkanal (24) mit dem Ausströmkanal (26) zur Ausbildung des Kanalübergangs (29) in einer Ebene parallel zur Mittelachse (25) einen Kanalwinkel β größer 90 Grad einschließt.
  3. Lanzenkopf nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kühlwasserleiteinrichtung (28) einstückig zusammenhängend ausgebildet ist, mit einer durch den Düsenkörper (11) ausgebildeten monolithische Kanalwandung.
  4. Lanzenkopf nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kühlwasserleiteinrichtung (28) durch eine im Düsenkörper (11) zusammenhängend ausgebildete Bohrungswandung ausgebildet ist.
  5. Lanzenkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Einströmkanal (24), der sich von dem peripheren Anschlussbereich (17) an der Mittelachse (25) des Düsenkörpers (11) vorbei erstreckt, einen größeren Strömungsquerschnitt aufweist als der mittels des Kanalübergangs (29) angeschlossene Ausströmkanal (26).
  6. Lanzenkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gelcennzeichziet,
    dass der periphere Anschlussbereich (17) eine profilierte Strömungskontur zur definierten Strömungsbeaufschlagung eines Anschlussbereichs der Kühlwasserrohranordnung (18) aufweist.
  7. Lanzenkopfs nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der periphere Anschlussbereich (17) benachbart einem Austrittquerschnitt des Ausströmkanals (26) eine Strömungsleiteinrichtung (33) zur Strömungsbeaufschlagung eines Anschlussendes (34) eines Außenrohrs (20) der Kühlwasserrohranordnung (18) aufweist.
  8. Lanzenkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in der Frontfläche (35) des Düsenkörpers (11) die Düsenbohrungen (30) mit ihren Düscnaustnttsquerschnitten (39) in Düsenmündungsmulden (36) angeordnet sind, derart, dass ein Öffnungsrand (37) der Düsenbohrungen in einer zu einer Düsenachse (38) senkrechten Öffnungsebene angeordnet ist,
  9. Lanzenkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in der Frontfläche (35) des Düsenkörpers (11) ausgebildete Düsenaustrittsquerschnitte durch eine zylindrischen Düsenaustrittskalial definiert sind, der an einen sich in Strömungsrichtung erweiternden von der Düsenbohrung ausgebildeten Expansionskanal anschließt.
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