LU85806A1

LU85806A1 - Blaslanze zur behandlung von metallschmelzen in huettenwerksanlagen

Info

Publication number: LU85806A1
Application number: LU85806A
Authority: LU
Inventors: Gabor Nagy; Zoltan Dr Szonyi; Jozsef Zambo; Istvan Pragay; Lajos Mityok
Original assignee: Vasipari Kutato Fejleszto
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1985-03-12
Publication date: 1985-12-12
Also published as: GB2172384A; GB2172384B; US4792126A; SE8501229L; DE3508618A1; GB8506608D0; SE452907B; NL8500827A; FR2579621B1; JPS61227120A; SE8501229D0; FR2579621A1

Description

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BLASLANZE ZUR BEHANDLUNG VON METALLSCHMELZEN IN HÜTTENWERKSANLAGEN

5 Gegenstand, der Erfindung ist eine Blaslanze zur Behandlung von Metallschmelzen in Hüttenwerksanlagen, die aus einem mit feuerfester keramischen Umhüllung versehenen Metallrohr besteht.

20 Im Zuge der Entwicklung der Technologie der Schwarzmetallurgie sowie des Bestrebens nach Erhöhung der Abmessungen, des Fassungsvermögens und der spezifischen Leistung von Hüttenwerkseinrichtungen wurden im letzten Jahrzehnt zahlreiche ausserhalb von 25 Schmelzanlagen zu verwirklichende Stahlbehandlung· -verfahren entwickelt. Diese Verfahren werden in erster Linie zur Desoxydation und Entschwefelung der Stähle eingesetzt.

2o Den Gedanken der Zuleitung von pulverförmigen Stoffen in die Metallschmelze brachten in erster Linie die auf Materialeinsparungen sowie die auf eine weites gehende Effektivität des Prozesses gerichteten Bestrebungen in den Vordergrund, wobei jedoch in der Praxis gewisse 25 technologische Arbeitsgänge nur auf diese Weise verwirklicht werden können.

Die Zuleitung derartiger pulverförmiger bzw. körniger Materialien in die Metallschmelzen erfolgt mit Hilfe ^0 von Injektiersystemen.

Zu den Injektiersystemen gehören auch die Blaslanzen mit deren Hilfe verschiedene Gase und gegebenenfalls pulverförmige oder körnige Medien unter die Oberfläche 25 der Schmelze zugeführt werden können.

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Die bekannten Lanzen bestehen im allgemeinen aus einem dickwandigen Kupferrohr, das mit einer aus feuerfestem Material gefertigten Umhüllung versehen sind.

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Im Verlaufe der Herstellung des sogenannten einmal gebräuchlichen Lanzentyps wird auf den Mantel des Kupferrohres eine eelbstbindende feuerbeständige Masse aufgefcragen und hiernach werden auf 10 diese aus ebenfalls feuerbeständigen Ton, im all gemeinen aus Schamott gefertigte Rohrstücke aufgezogen. Hiernach wird auf diese von aussen erneut eine feuerbeständige Masse aufgetragen und die Umhüllung hiernach getrocknet.

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Die Fertigung der mehrmals einsetzbaren Lanzen erfolgt auf die Weise, indem auf das Kupferrohr aus flüssigem feuerbeständigem Ton mit einem A^O^-Ge-halt von über 80 % eine Umhüllung aufgegossen und 20 hiernach ausgebrannt wird.

Ein grundlegender Nachteil beider Lanzentypen besteht darin, dass sie ausserordentlich starr und spröd sind, was im Verlaufe des Betriebes sehr 25 häufig zu ihrer Beschädigung führt. Die heisse

Metallschmelze befindet sich nämlich nie in einem ruhenden Zustand und bringt dadurch die eintauchende Lanze in Wirbelung, sodass in der Umhüllung Risse entstehen, wonach dann die Lanze ziemlich schnell 30 unbrauchbar wird.

Eine ebenfalls starke Rissneigung bewirkt die wesentliche Differenz zwischen den Wärmedehnungskoeffizie-enten des dickwandigen Kupferrohres und der Umhüllung. 35 Da die beiden Schichten miteinander in Verbindung - 3 - stehen und es bei dem Eintauchen in die heisse Metallschmelze zu einer wesentlichen Erhitzung der Lanze kommt, entstehen bereits lediglich aus der r

Differenz der Wärmedehnungskoeffizienten resultierend Risse# 5

Weitere Schwierigkeiten verursacht die Erhitzung der Lanzen, da die Temperatur der Metallschmelzen im allgemeinen 1000 C° wesentlich überschreiten.

10 Zweck der vorliegenden Erfindung ist deshalb eine Lanzenkonstruktion zu schaffen, die weniger starr als die herkömmliche, verhältnismässig wärmebeständig und dementsprechend von wesentlich längerer Lebensdauer als die früheren ist.

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Die gestellte Aufgabe wurde erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass bei der aus einem mit feuerbeständiger keramischer Umhüllung versehenen Lanze das Metallrohr aus mehreren Schichten aufgebaut 20 und zwischen den Schichten Kühlmittelkanäle vorgesehen sind, weiterhin dass zwischen dem Metallrohr und der Umhüllung eine wärmebeständige elastische Schicht vorgesehen ist.

25 Das mehrschichtige Metallrohr besteht zweckdienlicherweise aus einem inneren Förderrohr und dem äusseren Mantelrohr, wobei zwischen den beiden radiale Rippen angeordnet sind.

50 1Q d-en zwischen dem Förderrohr und dem Mantelrohr befindlichen Kühlmittelkanälen sind zweckdienlicherweise Umkehrkammer ausgebildet, z.B. auf die Weise, dass die Rippen am unteren Teil der Lanze kürzer als das Förder- ( rohr und das Mantelrohr ausgeführt sind# Der Kühlmittel- 25 kanal kann jedoch auch auf die Weise ausgeführt sein, »

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! - 4 - « dass die Rippen an ihrem unteren Teil mit Bohrungen versehen werden, t

Die Kühlmittelkanäle zwischen dem Förderrohr und dem 5 Förderrohr können durch eine Bodenplatte oder einen Rohransatz abgeschlossen werden. Der Rohransatz ist gleichzeitig zweckdienlicherweise auch mit eine* den Stopfenkopfstein festhaltenden äusseren Schraubengewinde versehen.

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Die zwischen dem Metallrohr und der Umhüllung vorgesehene hitzebeständige elastische Schicht wird zweckdienlicherweise durch ein um das Metallrohr gebundenes Asbestband gebildet, wobei die Umhüllung selbst 15 aus einer einzigen gegossenen Schicht bzw. mehreren Schichten und Schamottrohren ausgeführt werden kann.

Die erfindungsgemäss ausgeführten Lanzen sind wesentlich elastischer als die nach herkömmlicher Konstruk-20 tion ausgeführten, da zwischen dem Metallrohr und der Umhüllung eine elastische Schicht vorgesehen ist. Dementsprechend ist die Umhüllung keinen aus de* Unterschied der Wärmedehnungskoeffizienten resultierenden Beanspruchung ausgesetzt, und bietet auch äusseren 25 mechanischen Einwirkungen einen besseren Widerstand.

Ein weiterer grundlegender Vorteil der erfindungsge-mässen Ausführung besteht darin, dass das Metallrohr aus mehreren Schichten aufgebaut wird und dass zwischen 30 den Schichten Kühlmittelkanäle vorgesehen sind. Dieser Umstand vermindert die Wärmebeanspruchung der Lanze in weitgehendem Masse.

Zufolge der vorgenannten Konstruktionsvorkehrungen ver-$5 fügen die erfindungsgemässen Lanzen über eine wesent- • - 5 - φ lieh längere Lebensdauer als die herkömmlichen, was auf dem gegebenen Gebiet nicht nur wegen des gerin- ! geren Xanzenverbrauchs, sondern - und insbesondere deshalb-wesentliche.Einsparungen bringt, weil die 5 Zahl der Ausfallschmelzen im wesentlichen Masse ver mindert werden kann, was unter Berücksichtigung der Pfannengrössen von wesentlicher Bedeutung ist.

Die Zeichnung zeigt den Gegenstand der Erfindung an IO Ausführungsbeispielen, undzwar

Fig. 1 ist eine Ausführungsform der erfindungs-gemässen Lanze zum Teil im Schnitt,

Fig. 2 ist der Schnitt 2-2 der in Fig. 1 dargestellten Lanze, 15 Fig, 3 ist eine andere Ausführungsform der er- findungsgemässen Lanze,

Im Inneren der durch Fig, 1 dargestellten Lanze sind konzentrisch zueinander ein Förderrohr 1 und ein Man-20 telrohr 2 angeordnet. Das Förderrohr 1 und das Mantelrohr 2 werden durch radiale Rippen 3 miteinander verbunden. Die Rippen 3 sind an das Förderrohr 1 und das Mantelrohr 2 angeschweisst. Am unteren Teil der Rippen 3 sind Bohrungen 4 vorgesehen zur Durchführung des Kühl-25 mittels zwischen den zueinander parallel verlaufenden Kanälen. Auf der die SchnittZeichnung von Fig. 1 darstellenden Fig. 2 ist gut ersichtlich, dass bei der dargestellten Ausführungsform der zwischen den beiden Rohren liegende Raum in vier Teile aufgeteilt ist, 50 d.h. dass vier Kühlmittelkanäle vorgesehen sind. Von diesen leiten zweckdienlicherweise die Kanäle 5a das Kühlmittel nach unten, die Kanäle 5h nach oben, wobei das Kühlmittel durch die Bohrungen 4 aus den Kanälen 5a in die Kanäle 5b gelangt.

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An das Förderrohr 1 und das Mantelrohr 2 ist am unteren Teil der Lanze der Abschlusstutzen 6 ange- t schweisst. Dieser schliesst einerseits den unteren Teil der Kanäle 5a und 5¾ ab, andererseits befes-5 tigt er mit Hilfe des auf seinem Aussenmantel vorgesehenen Gewindes den Stopfenkopfstein 7* der die Spitze der Lanze bildet* Der Stopfenkopfstein 7 ist mit einer zentralen Düse versehen, die koaxial mit dem zentralen Kanal des Forderrohres 1 und des 10 Abschlusstutzens 6 angeordnet ist.

Auf den Aussenmantel des Mantelrohres 2 ist eine Asbestschnur aufgewickelt und diese bildet die elastische Schicht 9.

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Auf diese Schicht 9 wird selbstbindender feuerbeständiger Ton als nächste Schicht 10 aufgetragen.

Als abschliessende Schicht der Umhüllung werden dann 20 Schamottrohrstücke auf die Lanze aufgezogen.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der er-findungsgemässen Lanzenkonstruktion. Bei dieser Ausführung ist das Lanzeninnere ebenfalls aus dem 25 Förderrohr 1 und dem Mantelrohr 2 sowie den zwischen diese eingeschweissten Rippen 3 aufgebaut.

Der untere Teil der Lanze wird bei dieser Ausführung durch die Bodenplatte 12 abgegrenzt, die an das För-30 derrohr 1 und das Mantelrohr 2 angeschweisst wurden. Diese Bodenplatte 12 schliesst die zwischen dem Förderrohr 1 und dem Mantelrohr 2 vorliegenden Kühlmittelkanäle ab und trägt die auf die ähnlich der auf Fig. 1 dargestellten Ausführung vorgesehene elastische 35 Schicht aufgetragenen Schichten 10 und 13*

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Die Schicht 10 besteht - ähnlich der im vorhergehenden Beispiel vorgeführten - aus selbstbindendem, feuerbeständigem Ton, die Schicht 13 aus Feuerfestbeton mit einem A^O^-Gehalt von etwa 80 ¢, der in 5 Schablonen über die Schicht 10 gegossen wurde.

Die Umkehrkammer der Kühlmittelkanäle wurden bei dieser Ausführung ausgebildet, dass die Rippen 3 Kürzer als das Förderrohr 1 und das Mantelrohr 2' vorge-10 sehen sind, sodass das Kühlmittel zwischen dem unteren Rand der Rippen 3 und der Bodenplatte 12 aus dem einen Kanal in den anderen Kanal übertreten kann.

Die dargelegten Ausführungen haben sich in der Praxis 15 ausserordentlich gut bewährt und mit ihrer Hilfe konnte eine Technologie verwirklicht werden, die bei den frühreren Lanzenausführungen überhaupt nicht zu verwirklichen waren. So wurde mit Hilfe der ausserordentlich widerstandsfähigen und elastischen Lanzen 20 der Beginn des Einblasens bereits im Verlaufe des

Auslasses möglich. Dies bedeutet, dass die Lanze bereits vor Beginn des Auslasses in die Giesspfanne geführt wird und sobald das Einströmen der Metallschmelze in die Giesspfanne beginnt, kann aus das Einblasen 25 eingeleitet werden.

Da unter derartigen Umständen die Lanze der mechanischen und der Wärmewirkung der ausströmenden heissen Metallschmelze gleichzeitig ausgesetzt ist, konnte diese Tech-30 nologie mit den früheren Lanzen nicht verwirklicht werden, Die erfindungsgemäss ausgeführten Lanzen konnten demgegenüber die vorstehend beschriebene Beanspruchung ohne Schaden ertragen und mit ihrer Hilfe wurde das Einblasen auch in die etwa 3-10 Minuten lang aus einer 35 Höhe von ca. 6 m herabstürzende Stahlschmelze möglich.

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Nach dem Auslass wird das Einblasen in der Regel noch weitere 15-20 Minuten lang fortgesetzt und dann kann weiteres Einblasen im Verlaufe des Giessens und/oder auch nach diesem vorgenommen werden.

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Natürlich kann die Lanze gemäss der Erfindung ausserordentlich auch zum herkömmlichen Einblasen in volle Pfannen oder Konverter benutzt werden. Charakteristisch für ihre Haltbarkeit ist, dass während zu den mit her-^0 kömmlichen Lanzen vorgenommenen Behaldlungen im allgemeinen vier Lanzen zu drei Behandlungen verbraucht wurden und auch mit Lanzen der besten Qualität höchstens die Behandlung von 9-10 Schmelzen möglich war, können mit den erfindungsgemässen Lanzen ohne weiteres auch 15 Schmelzen behandelt werden.

Ebenfalls charakteristisch ist, dass im Verlaufe der mit erfindungsgemässen Lanzen geführten Behandlungen das Einblasen in 120 t-Pfannan vorgenommen wurde und 2o bei 410 Schmelzen /Chargen/ insgesamt nur einmal die Schmelze zufolge eines Lanzenfehlers Ausschuss wurde.

Aus vorstehenden Darlegungen ist zu ersehen, dass die erfindungsgemässe Lanze nicht nur im Verlaufe der nach 25 herkömmlicher Technologie vorgenommenen Behandlungen eine die frühere wesentliche überschreitende Lebensdauer und so eine preiswertere Technologie gewährleistet, sondern darüberhinaus auch die Anwendung derartiger neuer Technologien ermöglicht, die mit den früher 50 bekannten Ausführungen nicht verwirklicht werden könnten.

Obwohl mit den vorgeführten Beispielen lediglich zwei Ausführungsformen der erfindungsgemässen Lanze beschrieben wurden, ist offensichtlich, dass ein Fachmann auf ihrer 35

Grundlage zahlreiche ähnliche Varianten verwirklichen kann.

Claims

5 BLASLANZE ZUR BEHANDLUNG VON METALLSCHMELZEN IN HÜTTENWERKANLAGEN
1. Blaslanze zur Behandlung von Metallschmelzen in Werksanlagen, bestehend aus einem mit feuerbeständiger keramischer Umhüllung versehenen Metallrohr, dadurch gekennzeichnet , dass das Metallrohr aus mehreren Schichten aufgebaut 15 und zwischen den Schichten Kühlmittelkanäle (5a, 5b) vorgesehen sind, weiterhin dass zwischen dem Metallrohr und der Umhüllung eine wärmebeständige elastische Schicht (9) angeordnet ist.
2. Blaslanze nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , dass das Metallrohr aus einem PSrderrohr (1) und einem Mantelrohr (2) besteht und zwisnhen ihnen radiale Rippen (5) vorgesehen sind. 25
5. Blaslanze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Kühlmittelkanäle (5a, 5h) mit Umkehrkammer versehen sind.
4. Blaslanze nach Anspruch 3* dadurch gekenn zeichnet , dass die Umkehrkammer durch im unteren Teil der Rippen (3) vorgesehene Bohrungen (4) gebildet werden. 35 -10 -
5. Blaslanze nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet , dass als Umkehrkammer die Rippen (3) so ausgeführt sind, dass sie am unteren Teil der Lanze kürzer als das Förderrohr (1) und das Mantelrohr (2) gehalten sind. 5
6. Blaslanze nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet , dass an dem unteren Teil des Förderrohres (1) und des Mantelrohres (2) ein Abschlusstutzen (6) befes- 10 tigt ist.
7. Blaslanze nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet , dass der Abschlusstutzen an seinem Aussenmantel mit einem Schraubengewinde 15 versehen und auf dieses ein Stopfenkopfstein (7) aufgeschraubt ist.
8. Blaslanze nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet , dass sie 20 an ihrem oberen Ende mit Kühlmittel-Eintritts stutzen versehen ist.
9. Blaslanze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die 25 elastische Schicht (9) aus Asbestschnur herge stellt ist. XL Blaslanze nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , dass auf 30. der elastischen Schicht (9) eine aus selbst bindendem feuerbeständigem Ton ausgebildete Schicht (10) vorgesehen ist.
11. Blaslanze nach Anspruch 10, dadurch g e k e η n - 55 zeichnet, dass auf der aus selbstbindendem -11 - feuerfestem Ton hergestellten Schicht (10) eine aus Schaaottrohren (11) ausgebildete Schicht vorgesehen ist.
12. Blaslanze nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet , dass auf der aus selbstbindendem feuerbeständigem Ton ausgeführten Schicht (10) eine A^O^-haltige feuerbeständige gegossene Betonschicht (15) vorgesehen ist. 10 15 20 25 50 35