FI100726B

FI100726B - The lance

Info

Publication number: FI100726B
Application number: FI934562A
Authority: FI
Inventors: Edmund Fuchs; Alfons Oskamp
Original assignee: Foseco Int; Alfons Oskamp
Priority date: 1992-10-17
Filing date: 1993-10-15
Publication date: 1998-02-13
Also published as: ES2109444T3; EP0594326B1; GB9221842D0; EP0594326A1; FI934562A0; DE69313971D1; FI934562A; DE69313971T2

Description

100726100726

Lanssi Tämä keksintö koskee lanssia, jossa on sisäputki ja tulenkestävä vuoraus, jossa sisäputkessa on si-5 säänsyöttöaukko toisen pään läheisyydessä ja ulostuloaukko toisen pään läheisyydessä, jolloin reagoivaa ainetta voidaan injektoida lanssin läpi, sisäputken ollessa erotettu ulkoputkesta rengasmaisen ilmaraon muodostamiseksi näiden kahden putken väliin, jolloin ulkoputkessa on tulenkestävä 10 vuoraus, jolloin sisä- ja ulkoputkien välillä kulkee kaasuputki, jonka ulostuloaukko sijaitsee sisäputken ulostu-loaukon läheisyydessä, jolloin putken läpi virtaava kaasu voi poistua ilmakehään rengasmaisen ilmaraon kautta. Tätä lanssia käytetään viemään reagoivia aineita sulaan 15 metalliin, esimerkiksi teräkseen, sulan metallin käsittelyäsi iaan. Lanssia voidaan siten käyttää esimerkiksi ri-kinpoistoaineiden viemiseen sulaan teräkseen.This invention relates to a lance having an inner tube and a refractory liner, the inner tube having a si-5 inlet near one end and an outlet near the other end, wherein the reactant can be injected through the lance, the inner tube being separated from the outer tube to form an annular air gap the outer tube has a refractory liner 10, with a gas tube passing between the inner and outer tubes, the outlet of which is located in the vicinity of the outlet of the inner tube, whereby the gas flowing through the tube can escape into the atmosphere through an annular air gap. This lance is used to introduce reactants into the molten metal, for example steel, into your molten metal processing plant. The lance can thus be used, for example, to introduce desulfurizers into molten steel.

Perinteisesti lanssit ovat tavallisesti monoliittisia rakenteita, jotka koostuvat paksuseinäisestä teräk-20 sisestä sisäputkesta, johon on hitsattu vahvistusripoja muototeräksestä ja erilaisia kiinnitysosia ja jonka ympärille on kiedottu piikkilankaa sitomaan tulenkestävää materiaalia. Sisäputken ja tulenkestävän materiaalin välillä ei ole ilmarakoa.Traditionally, lances are usually monolithic structures consisting of a thick-walled steel-20 inner tube with welded reinforcing ribs made of shaped steel and various fasteners around which a barbed wire is wrapped to bind the refractory material. There is no air gap between the inner tube and the refractory material.

25 Sulametallirikinpoistossa CaC2-poh jäisillä rikin- • · · ***.1 poistoaineilla saavutetut lanssin käyttöiät ovat merkittä- • · · ···1 västi parempia kuin käytettäessä Mg-pohjaisia rikinpois- • · · • ·1 toaineita. Laajoja teollisia kokeita on sen vuoksi tehty • · · ·.· 1 sen selvittämiseksi, mitkä vaikuttavat tekijät lyhentävät 30 lanssien käyttöikää.25 In molten metal desulphurisation, the lance life achieved with CaC2-based desulphurisation agents is significantly better than with Mg-based desulphurisation agents • · · • · 1. Extensive industrial experiments have therefore been carried out • · · ·. · 1 to determine which factors shorten the life of 30 lances.

Tärkeimmät vaikuttavat tekijät, kuten lanssin läm-:1·1: pötila, rikinpoistoaineen viipymisaika lanssissa, rikin- ' poistoaineen siirtonopeudet ja CaC2:n ja Mg:n sekoittumi- . nen, tunnetaan nykyään hyvin.The main influencing factors such as lance temperature: 1 · 1: temperature, residence time of desulfurizer in the lance, rates of desulfurization transfer and mixing of CaCl 2 and Mg. well known today.

35 » · , « · • · 2 100726 Pääasiallinen edellytys lanssin pitkälle käyttöiäl-le on yhä, kuten on aina ollut, hyvä ja tasainen rikin-poistoaineen siirto.35 »·,« · • · 2 100726 The main prerequisite for the long service life of the lance is still, as always, a good and even transfer of desulfurizer.

Edelleen vaikuttavia tekijöitä ovat, kuten on esi-5 tetty, magnesiumin konsentraatio ja magnesiumin viipymis-aika lanssissa. Sekoitussuhteella, jossa CaC2:n suhde Mg:iin on suurempi kuin 4:1, lanssissa ja ulostuloaukon alueella ei esiinny juuri lainkaan paakkuuntumista tai sitä esiintyy vain hyvin vähän.Further influencing factors are, as shown, the magnesium concentration and the residence time of the magnesium in the lance. With a mixing ratio where the ratio of CaCl 2 to Mg is greater than 4: 1, there is little or no agglomeration in the lance and in the region of the outlet.

10 Rikinpoistoyksikön käyttäjän tavoitteena on opti moida rikinpoistoaineen kokonaismäärä (kg/1 000 kg kuumaa metallia) toisaalta kuuman metallin hävikin pienentämiseksi ja toisaalta käsittelyaikojen minimoimiseksi. Tämä voidaan saavuttaa käyttämällä rikkaampaa rikinpoistoainetta, 15 so. CaC2:n ja Mg:n konsentraatyösuhdetta 2:1 tai injektoimalla puhdasta magnesiumia.10 The aim of the user of the desulphurisation unit is to optimize the total amount of desulphurisation agent (kg / 1 000 kg of hot metal) in order to reduce the loss of hot metal on the one hand and to minimize processing times on the other. This can be achieved by using a richer desulfurizer, i.e. CaC2 to Mg concentrate ratio 2: 1 or by injection of pure magnesium.

Tekniseltä kannalta on mahdollista injektoida ja kuljettaa hyvin pieniä määriä rikinpoistoainetta. Tämä voidaan saada aikaan käyttämällä herkkää materiaalin siir-20 tolaitetta, jossa on pitkälle kehitetyt mittaus- ja säätölaitteet, joita nykyään on saatavilla. Injektointilanssi on kuitenkin yhä heikko kohta koko materiaalin siirtojärjestelmässä.From a technical point of view, it is possible to inject and transport very small amounts of desulfurizing agent. This can be accomplished by using a sensitive material transfer device with the advanced measurement and control equipment available today. However, the injection balance is still a weak point in the entire material transfer system.

On hyvin tunnettua, että rikinpoistoaineiden teho i 25 riippuu yksittäisten partikkelien viipymäajasta sulasssa, • · · so. mitä alhaisempi on injektointinopeus, sitä suurempi on rikinpoistoaineen hyödyntämisaste.It is well known that the efficiency i 25 of the desulfurizers depends on the residence time of the individual particles in the melt, • · · i.e. the lower the injection rate, the higher the degree of desulfurization utilization.

• · · • Pieni injektointisyöttömäärä vastaavasti pienen • · «> *·' ' siirtokaasun määrän kanssa on kuitenkin ristiriidassa 30 lanssilta vaadittavan pitkän käyttöiän kanssa. Rikinpois- • · • *·· toaineen ja siirtokaasun pienen j äähdy tystehon vuoksi τ’: t pienillä materiaalin siirtonopeuksilla lanssi kuumenee nopeammin niin, että injektointiputkessa voidaan saavuttaa jopa 1 000 °C:n lämpötiloja. Tämä johtaa siihen, että mag-. 35 nesiumpartikkelit, jotka sulavat noin 650 °C:ssa, sint- • * f 3 100726 raantuvat ja voi aiheuttaa jopa magnesiumin höyrystymistä lanssissa. Loogisia seurauksia tästä ovat tulenkestävän materiaalin nopeampi kuluminen ja lanssin, erityisesti monireikäisten lanssien, tukkiutuminen.• · · • However, the small amount of injection feed with the correspondingly small amount of transfer gas contradicts the long service life required for the lance. Due to the low cooling capacity of the desulphurisation • and transfer gas and the transfer gas, the τ 't at low material transfer rates heat up the lance faster so that temperatures of up to 1000 ° C can be reached in the injection tube. This results in the mag-. 35 Sesium particles melting at about 650 ° C sinter • * f f 1000026 precipitates and can even cause magnesium to evaporate in the lance. The logical consequences of this are faster wear of the refractory material and clogging of the lance, especially multi-hole lances.

5 Tämän keksinnön tavoitteena on parantaa käyttöluo tettavuutta ja siten sulametalliyksiköiden saatavuutta siten, että aikaansaadaan lanssi, jossa lämpötila ei pääse nousemaan liian korkeaksi käytön aikana.It is an object of the present invention to improve the reliability of use and thus the availability of molten metal units by providing a lance in which the temperature cannot rise too high during use.

Tähän päämäärään päästään keksinnön mukaisella 10 lanssilla, jolle on tunnusomaista, että vuoraus käsittää pituussuuntaisesti ja oleellisesti ulkoputken kanssa samansuuntaisesti kulkevan teräsvahvistuksen, ja että vahvistus on kiinnitetty vain sisäputken ulostulopäähän kiin-nityspaloilla.This object is achieved by a lance 10 according to the invention, characterized in that the liner comprises a steel reinforcement running longitudinally and substantially parallel to the outer tube, and that the reinforcement is attached only to the outlet end of the inner tube by fastening pieces.

15 Jäähdytyskaasua voidaan siksi johtaa sisä- ja ulko- putkien välissä, jotka putket tavallisesti ovat terästä, ja suuttimen ulostuloaukon alueelle. Eräässä edullisessa toteutusmuodossa kaasuputki sovitetaan jatkumaan sisäputken ympärille spiraalimaiseen muotoon ainakin osalle sisä-20 putken pituutta lähelle ulostulopäätä ja siihen asti. Sisäputken loppuosalla tai sillä loppuosan osalla, joka jatkuu ulkoputken tulenkestävän vuorauksen sisään, kaasuputki voi jatkua sisäputken pituusakselin kanssa samansuuntaisena.15 The cooling gas can therefore be led between the inner and outer pipes, which are usually made of steel, and in the area of the nozzle outlet. In a preferred embodiment, the gas tube is adapted to continue around the inner tube in a helical shape for at least a portion of the length of the inner tube close to and out of the outlet end. With the remainder of the inner tube or the portion of the end extending inside the refractory liner of the outer tube, the gas tube may continue parallel to the longitudinal axis of the inner tube.

i 25 Voidaan siten havaita, että keksinnön tavoite saa- • · · vutetaan tuottamalla sellaisen rakenteen omaava lanssi, * · · f *.*.’*. että se voidaan jäähdyttää hyvin tehokkaasti johtamalla * * · siihen sopivasti jäähdytyskaasua. Lanssi on sijoitettu • · · ’·* ' tulenkestävään kappaleeseen, joka on suhteellisen epäherk- 30 kä käyttöolosuhteille lanssin materiaalien erisuurien läm- • · • ’·· pölaajenemiskerrointen vuoksi (teräs: tulenkestävä vuo- :*i ' raus = 10:1).It can thus be seen that the object of the invention is achieved by producing a lance having such a structure, * · · f *. *. ’*. that it can be cooled very efficiently by introducing * * · a suitable cooling gas into it. The lance is housed in a • · · '· *' refractory body that is relatively insensitive to operating conditions due to the different thermal expansion coefficients of the lance materials (steel: refractory flow: * i 'raus = 10: 1) .

____ Sisäputki asennetaan ulkoputken sisään sopivasti välikappaleiden avulla, jotka edullisessa toteutusmuodossa . 35 varmistavat, että nämä kaksi putkea ovat samankeskisesti *·.’·: erillään toisistaan.____ The inner tube is suitably installed inside the outer tube by means of spacers, which in the preferred embodiment. 35 ensure that the two tubes are concentrically * ·. ’·: Separated from each other.

4 1007264,100726

Keksintöä kuvataan nyt edelleen vain esimerkinomaisesti viittaamalla mukaan liitettyihin kuvioihin, joissa kuvio 1 on pituussuuntainen leikkauskuva tavanomaisesta ennestään tunnetusta lanssista ja 5 kuvio 2 on pituussuuntainen osittaisleikkauskuva keksinnön mukaisesta lanssista.The invention will now be further described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 is a longitudinal sectional view of a conventional prior art lance and Figure 2 is a longitudinal partial sectional view of a lance according to the invention.

Kuviossa 1 lanssissa 10 on paksuseinäinen teräksinen sisäputki 11, johon on hitsattu vahvistusripoja 12. Putki 11 on sijoitettu tulenkestävään vuoraukseen 13 siltä 10 osuudelta pituudestaan, joka käytön aikana on upotettuna sulaan metalliin. Lanssissa on putken 11 vuoraamattomassa päässä sisäänsyöttöaukko 14, joka voidaan yhdistää injektoitavien reagoivien aineiden lähteeseen. Putken 11 toisessa päässä on ulostuloaukko 15, joka johtaa vuorauksessa 15 olevaan ulostulokanavaan 16 muodostaen siten lanssin ulos-tuloaukon.In Figure 1, the lance 10 has a thick-walled steel inner tube 11 to which reinforcing ribs 12 are welded. The tube 11 is placed in a refractory liner 13 for a portion of its length which is embedded in molten metal during use. The lance has an inlet 14 at the unlined end of the tube 11 which can be connected to a source of injectable reactants. At the other end of the tube 11 there is an outlet opening 15 which leads to an outlet channel 16 in the liner 15, thus forming an outlet opening of the lance.

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen parannetun lanssin 20. Se sisältää teräksisen sisäputken 21, joka sijaitsee teräksisen ulkoputken 23 sisällä ja on erotettu sen 20 sisäseinistä välikappaleilla (ei esitetty) ja joka sisään-tulopäässään 22 jatkuu yli ulkoputken 23. Ulkoputkessa 23 on tulenkestävä vuoraus 25. Putkien 21 ja 23 välinen tila :\i muodostaa rengasmaisen ilmaraon 24.Figure 2 shows an improved lance 20 according to the invention. It comprises a steel inner tube 21 located inside the steel outer tube 23 and separated from its inner walls 20 by spacers (not shown) and extending at its inlet end 22 over the outer tube 23. The outer tube 23 has a refractory lining 25. The space between the tubes 21 and 23: \ i forms an annular air gap 24.

Toisesta päästään sisäputki 21 johtaa säteittäises-; 25 ti sijoitettuihin ulostuloaukkoihin 26, jotka ulottuvat • t · tulenkestävän vuorauksen 25 läpi lanssin ulkopuolelle.At one end, the inner tube 21 conducts radially; 25 ti in outlets 26 extending through the refractory liner 25 outside the lance.

Kaasuputki 27, joka on kytkettävissä jäähdytyskaa- • · · •e>·’ sulähteeseen, kulkee pituussuuntaisesti sisäputken 21 ui- • · · *·* * kopintaa pitkin putken 21 ja ulkoputken 23 välissä. Se 30 päättyy ulostuloaukkojen 26 kohdalle siten, että kaasun ·· • ’·· jäähdytysvaikutus ulottuu myös ulostuloaukkoihin. Putken • · · : : ί 27 läpi johdettu jäähdytyskaasu tulee siten rengasmaiseen väliin 24 lanssin ulostuloaukkojen kohdalla ja virtaa ta-The gas pipe 27, which can be connected to a cooling gas source, runs longitudinally along the transom of the inner pipe 21 between the pipe 21 and the outer pipe 23. It terminates at the outlets 26 so that the cooling effect of the gas also extends to the outlets. The cooling gas passed through the pipe • · ·: ί 27 thus enters the annular gap 24 at the outlets of the lance and flows

4 I4 I

. kaisin putkien 21 ja 23 välissä poistuakseen putken 23 . 35 suutinpään vastakkaisesta päästä jäähdyttäen siten koko • · • i · • « » i · * 5 100726 sen osan lanssia, joka on käytön aikana upotettuna sulaan metalliin.. between the pipes 21 and 23 to exit the pipe 23. 35 from the opposite end of the nozzle head, thus cooling the entire lance of the part immersed in the molten metal during use.

Edelleen kaksinkertaisen seinämän sisältävän rakenteen vuoksi sisäputki 21 on eristetty hyvin, mikä estää 5 sisäputken hallitsemattoman kuumenemisen, jos jäähdytysjärjestelmä pettää.Furthermore, due to the double-walled structure, the inner tube 21 is well insulated, which prevents the inner tube 5 from heating uncontrollably if the cooling system fails.

Tulenkestävässä vuorauksessa 25 on teräsvahvistus 28, joka sijaitsee pituussuuntaisesti ja oleellisesti samansuuntaisena putken 23 kanssa. Vahvistus 28 on kiinni- 10 tetty vain sisäputken 21 ulostulopäähän kiinnityspaloilla 29. Nämä ovat ainoat kiinnityspisteet koko tulenkestävän vuorauksen 25 pituudella. Siten huolimatta hyvin suurista lanssin teräsosien ja tulenkestävän vuorauksen lämpölaa-jenemiskertoimien eroista tämä kiinnitystäpä sallii tulen- 15 kestävän vuorauksen ja ulkoputken liikkumisen vapaasti toisiinsa nähden niiden laajentuessa tai kutistuessa kuumenemisen tai jäähtymisen yhteydessä ilman tulenkestävän materiaalin murtumisvaaraa. Vahvistuksia 28 voivat olla esimerkiksi useat pituussuuntaisesti sijaitsevat terästan-20 got, jotka on sijoitettu putken 23 ympärille samalle etäisyydelle siitä.The refractory liner 25 has a steel reinforcement 28 located longitudinally and substantially parallel to the tube 23. The reinforcement 28 is fastened only to the outlet end of the inner tube 21 by fastening pieces 29. These are the only fastening points along the entire length of the refractory liner 25. Thus, despite the very large differences in the coefficients of thermal expansion of the steel parts of the lance and the refractory liner, this attachment allows the refractory liner and the outer tube to move freely relative to each other as they expand or contract when heated or cooled without breaking the refractory material. The reinforcements 28 may be, for example, a plurality of longitudinally located steel bars 20 placed around the tube 23 at the same distance therefrom.

Käytön aikana lanssi jäähdytetään edullisesti paineilmalla, jonka paine on esimerkiksi 6 bar. Jäähdytyskaa-sukanavaan aletaan johtaa kaasua, kun sulan metallin kä-25 sittely lanssin avulla aloitetaan, ja se lopetetaan taval- • · · lisesti ennalta määrätyn ajan kuluttua käsittelyn loppumi- ··* sesta.During use, the lance is preferably cooled by compressed air with a pressure of, for example, 6 bar. Gas is introduced into the cooling gas duct when the treatment of the molten metal by the lance is started, and it is usually stopped after a predetermined time after the end of the treatment.

• · · • · · :>#·* Lanssi puhdistetaan tavallisesti typellä käsittelyn *·* * jälkeen (voidaan esimerkiksi kytkeä siirtokaasuvirtaus 30 päälle kolme kertaa). Tämä toimintatapa varmistaa, että • · j ’·· kaikki irralliset saostumat materiaalin siirtolinjassa tai lanssissa puhaltuvat pois. Lanssin seiniin ja ulostuloauk-koihin jo kiinnittyneitä magnesiumpartikkeleita ei kuiten-. kaan voida poistaa tällä tavalla, vaan niiden poisto suo- 35 ritetaan tavallisesti mekaanisesti, mikäli kertyneeseen *·.’·: pinnoitteeseen päästään käsiksi.• · · • · ·:> # · * The lance is usually purged with nitrogen after treatment * · * * (for example, the transfer gas flow 30 can be switched on three times). This procedure ensures that • · j ’·· any loose deposits in the material transfer line or lance are blown away. However, there are no magnesium particles already attached to the walls and outlets of the lance. can not be removed in this way, but their removal is usually carried out mechanically if the accumulated * ·. ’·: coating is accessible.

6 1007266 100726

Magnesiumjäänteet voidaan kuitenkin polttaa pois ilmalla kuumassa lanssissa. Tätä etua voidaan hyödyntää käyttämällä paineilmaa typen sijasta lanssin puhdistukseen käsittelyn jälkeen. Tätä tarkoitusta varten voidaan hel-5 posti asentaa ylimääräinen typpi/paineilma -monitievent-tiili.However, magnesium residues can be burned off with air in a hot lance. This advantage can be exploited by using compressed air instead of nitrogen to clean the lance after treatment. An additional nitrogen / compressed air multi-way valve can be easily installed for this purpose.

• · • · · • · · • · · · • · · ···· • · · • · · • 1 • ·• · • · · • · · · · · · · · ···· • · · • · · 1 • ·

• M• M

I · · • · · • · • · • ·· · · • · · « « ' « • · • · •I · · • · · • · • · •·· · · • · «« '«• · • ·

Claims

A lance (20) having an inner tube (21) and a refractory claim (25), said inner tube having an inlet opening (22) in proximity to one end and an outlet opening (26) ) in the vicinity of the other end, wherein a reactive substance may be injected through the lance, the inner tube (21) being separated from an outer tube (23) to form an annular air gap (24) between these two tubes, where -10 at the outer tube (23) has a refractory liner (25), a gas tube (27) preferably between the inner and outer tubes (21, 23), the outlet opening of the gas tube being in proximity to the outlet opening (26) of the inner tube. ), wherein the gas flowing through the tube (27) can be removed to the atmosphere via the annular air gap (24), characterized in that the liner (25) comprises a longitudinal and substantially parallel to the outer tube (23). frame reinforcement (28), and the reinforcement (28) is fixed only to the outer tube (21) ngs end (26) by means of fasteners (29).

2. A lance as claimed in claim 1, characterized in that the inner tube (21) and the outer tube (23) are of steel.

3. A lance according to claim 1 or 2, characterized by. Characterized in that the gas tube (27) is arranged around the inner tube (21) in the form of a spiral.

··· ·; ·; 4. A lance according to claim 3, characterized in that the gas tube (27) is arranged around the inner tube (21) in the form of a spiral over a portion of the inner tube. the length of the tube in the vicinity of and up to the exit end (26) • ·· j * ·· and continues over the remainder of the length of the inner tube (21): *: 'parallel to the inner tube inside it with refractory material'. rial lined outer tube (23).

. Lance according to any of the preceding claims, characterized in that the inner tube (21) lies within the outer tube (23) separate from the outer tube with concentric spacers.

Lance according to any of the preceding claims, characterized in that the inner tube (21) leads to a plurality of radially arranged exit channels (26) extending through the refractory liner (25) to the outside of the lance.

Lance according to any one of the preceding claims, characterized in that gas discharged through the pipe 10 (27) discharges into the annular gap (24) at the outlet (26) and then flows back between the inner pipe (21) and the outer pipe. (23) to be removed at the opposite end of the outlet (26) of the tube (23).

Lance according to any of the preceding claims, characterized in that the reinforcement (28) comprises a plurality of longitudinally extending adjusting rods which are spaced evenly around the outer tube (23).

9. A lance according to any of the preceding claims, characterized in that it is provided with a multi-way valve, by means of which nitrogen can be passed through the lance for cleaning purposes. • · ♦ · · · · · · · · · · · · ···· · · · · · · · · · · · · · · · · · · ··· t * t | «, · · · · ·