NL8104474A

NL8104474A - Vloeistofgekoelde lans voor het blazen van zuurstof op een staalbad.

Info

Publication number: NL8104474A
Application number: NL8104474A
Authority: NL
Original assignee: Estel Hoogovens Bv
Priority date: 1981-10-01
Filing date: 1981-10-01
Publication date: 1983-05-02
Also published as: US4427186A; EP0076538B1; DE3263009D1; DE76538T1; EP0076538A1; CA1191680A

Description

I *& i I.

!/ HO 463 i t VLOEISTOFGEKOELDE LARS VOOR HET BLAZER VAR ZUURSTOF OP EER STAALBAD Boor aanvraagster worden als uitvinders genoemd: G. Buhrmann te Velsen-Zuid J. Den Dunnen te Beverwijk

De uitvinding heeft betrekking op een vloeistofgekoelde Ians 5 voor het "blazen van zuurstof op een staalbad, van het type waarbij een centraal toevoerkanaal voor de zuurstof is omgeven door een dubbele mantel voor het heen en terug voeren van koelvloeistof.

Dergelijke zuurstoflansen worden in de staalindustrie algemeen ge-hruikt bij het raffineren van staal in ovens van het L.D.-converter 10 type. Zuurstof onder hoge druk wordt op het had geblazen, waarbij ter plaatse van de zgn. hrandvlek koolstof en eventueel andere ongewenste elementen in het staal worden verhrand. De koolstof wordt daarbij omgezet tot een mengsel van CO en CO^t welke produkten in gasvorm door een schoorsteen hoven de converter worden afgevoerd.

15 Andere verbrandingsprodukten uit deze reaktie geraken deels in een slaklaag hoven het staalbad, en verdwijnen deels eveneens in gasvorm door de ketel.

Veelal wordt bij staalraffinage uitgegaan van een mengsel van vloeihaar ruwijzer en schrot. De hoeveelheid schrot welke kan worden 20 ingezet is daarbij o.a. afhankelijk van de temperatuur van het vloei-hare ruwijzer, en van de hoeveelheid in de converter ontw^kkelde - warmte hij de omzetting van koolstof in CO resp. COg· Raar mate me^r COg wordt gevormd, wordt meer warmte ontwikkeld, en kan de schrot-inzet ook worden verhoogd.

25 In sommige gevallen kan het van .voordeel zi jn om het staalproces te combineren met een injeotie van gas door de hodem van het vat in het vloeibare staal. Bijvoorbeeld kan. hierdoor een beter roereffect worden bereikt. Wei kunnen dergelijke processen tot een verder af-koeling van het bad leiden- hetgeen de mogelijkheid vermindert om 30 schrot in te zetten.

/2 8104474 i S' * j 2 HO 463

In het bijzonder indien de schrotprijs laag is, is het gewenst dat men bij het staalhereidingsproces een grote flexibiliteit heeft om de schrotinzet te verhogen. De uitvinding stel't zich ten doel een verbeterde Ians te verschaffen waarmee extra warmte aan het bad 5 kan worden·toegevoerd.

De uitvinding bestaat nu daarin dat de buitenste mantel van de Ians zich nabij de lanskop, vanaf deze lanskop gezien, conisch verwijdt, waarbij in deze verwijding meerdere secundaire toevoer-leidingen voor zuurstof uitmonden. Hiermee wordt bereikt dat secun-10 daire zuurstof vanaf een niveau hoger dan dat van de lanskop in zi j-waartse richting schuin naar het bad toe wordt geblazen. Hierdoor wordt als het ware om de brandvlek een zuurstofscherm gevormd, welke het van de brandvlek afkomstige CO-gas direkt boven het bad naverbrandt tot CO^. Zodoende wordt een extra hoeveelheid warmte door 15 straling en convectie aan het bad toegevoerd.

Opgemerlcfc wordt dat zuurstoflansen bekend zijn waarbij de zuurstof niet slechts via een gat maar via meerdere gaten door de lanskop wordt geblazen, terwijl oolc reeds eerder is voorgesteld om zuurstof mantelvormig langs een lanskop tegen het bad te blazen.

20 In feite is hiermee dan ook ten doel gesteld om zuurstof meer ge-spreid aan de brandvlek toe te voeren. Met behulp van de verbeterde Ians volgens de uitvinding echter wordt bewust nagestreefd om een verbrandingseffect op grotere afstand van de brandvlek tot stand te brengen, zodat het badoppervlak over een grotere oppervlakte wordt 25 verhit door de verbranding van CO-gas door de secundaire zuurstof.

Van belang is het daarbij dat de conische verwijding niet direct ach-ter de lanskop wordt aangebracht, daar dan de secundaire verbranding te dicht bij het metaalbad plaatsvindt waardoor de fractie ’COg dus de warmte opbrengst geringer wordt. Sen te hoge plaatsing van de co-30 nische verwijding daarentegen heeft tot gevolg dat de naverbranding bovenin de converter plaatsvindt, waardoor minder van de ontwikkelde warmte in het bad terecht komt.

Gebleken .is dat de beste result at en kunnen worden bereilcfc -indien de conische verwijding-van de buitenste mantel zich op een afstand van 1a5 x 35 ' en bij voorkeur 2a3x de lanskop-diameter van de lanskop af bevindt.

Het zal duidelijk zijn dat theoretisch de meest egale toevoer /3 8104474 3 HO 463

Jf A

| van de secundaire zuurstof bereikfc zou kunnen worden indien slechts ( den secundaire toevoerleiding zich spleetvormig rondom de Ians zou | uitstrekken. Dan wordt immers een gesloten zuurstofscherm het beste nagestreefd. Gebleken is echter dat een dergelijke constructie 5 constructief grote problemen oplevert, terwijl bovendien blijkt dat goede resultaten bereikbaar zijn met een beperkt aantal afzonderlijke toevoerleidingen. Goede resultaten zijn bereikt met een aantal van 6 a 10 secundaire toevoerleidingen,

Behaive de hoogte van de conische verwijding boven de lanskop 10 is ook op het effect van de secundaire CO verbranding van invloed op de hoek waaronder de secundaire zuurstof naar beneden wordt gebla-zen. Deze hoek is van belang voor de vorm van de naverbrandingsvlam, en hij is afhankelijk van het gehele stromingsgebeuren van de gas-• massa binnen de converter. Gebleken is dat de beste resultaten kun-15 nen worden verkregen indien de secundaire toevoerleidingen onder een hoek 35° a 65° met de lansas uitmonden.

Opgemerkt vrordt dat om tot een goede mverbranding van het in het bad ontwikkelde CO-gas te komen de wederzijdse bexnvloeiding van de primaire zuurstofstraal en van de secundaire zuurstofstraal zoveel 20 mogelijk moet worden beperkt;. Daart oe dient bij voorkeur de secundaire zuurstof door discrete openingen te worden gevoerd waarbij de uitstroomrichting tenminste een hoek van 35° met de verticaal maakt.

Anderzijds is het van belang dat, in tegenstelling tot de primaire zuurstofstralen, de secundaire zuurstofstraalkegels een zo 25 stomp mogelijke vorm aannemen teneinde de snelheid van de secundaire zuurstof naar de wand toe snel gering te maken. Daartoe verdient het aanbeveling om de--secundaire uitstroomgaten niet van een divergerend uitstroomdeel te voorzien en de hoek tussen de uitstroomrichting en de verticaal niet groter dan 65° te maken.

30 Denkbaar is het om de secundaire zuurstof af te tappen van de hoofdstroora van zuurstof door de Ians. Daarbij is echter de voor-druk van de secundaire zuurstof in afhankelijkheid van de primaire stroom zuurstof vastgelegd, en daarmee in principe ook het hele ver-brandings effect van de secundaire zuurstofstroom. TBovendien is 35 gebleken dat een directe koppeling van de secundaire toevoerleidingen aan het hoofdkanaal van de zuurstof tot constructieve moeilijkheden /4 8104474

Λ - *V

/ 4 HO 463 aanleiding geeft, gezien de thermische bewegingen welke onderdelen van de lansconstructie t.o.v. elkaar maken tijdens het invoeren, bet blazen, resp. het terughalen van de Ians naar, in, en uit de staaloven. Een betere oplossing is daarom verkregen doordat de se-5 cundaire toevoerleidingen door de buit.enste mantel verlopen vanaf een zuurstof aansluiting nabij het achtereinde van de koelmantels.

In het bijzonder wordt daarbij dan een constructie verkregen welke ongevoelig is voor thermische bewegingen indien de secundaire toevoerleidingen over tenminste een deel van hun lengte schroeflijn-10 vormig om de binnenste mantel gewikkeld zijn.

De uitvinding zal vervolgens worden ioegelicht aan de hand van een drietal figuren.

Pig. 1 toont een nieuwe lansconstructie deels in aanzicht en deels in langsdoorsnede, 15 Pig· 2 is een dwarsdoorsnede ter plaatse II-II.

Pig. 3 geeft een detail van fig. 1 weer ter plaatse van de uit-monding van een secundaire toevoerleiding.

In fig. 1 is een watergekoelde zuurstofIans aangegeven welke aan een zijde van zijn hartlijn in aanzicht is getoond, en voor de 20 andere helft in langsdoorsnede. Verwijzingscijfer 1 geeft hierbij een lanskop aan van een gebruikelijk type waarbij twee van drie zuurstofgaten zijn afgebeeld. Zuurstof vjordt aan de lanskop toege-voerd door een binnenkanaal hetwelk door een buis 2 verloopt. Rond-om deze buis 2 zijn twee mantels 3 en 4 aangebracht waar doorheen 25 koelvloeistof been en terug kan verlopen.

Een nadere beschrijving van deze functies van de Ians en de daarvoor benodigde constructie-elementen kan achterwege blijven, daar het hier een' algemeen bekende en toegepaste watergekoelde zuurstofIans betreft.

30 Nieuw aan de constructie is een consiche verwijding 5 in de buitenmantel 4 welke op een afstand L van circa 2 x de diameter D van de lanskop 1 aanwezig is. Vanaf deze conische verwijding 5 verloopt de buitenmantel 4 weer cilindrisch tot nabij het achtereinde van de Ians. Aldaar sluit hij aan op een ringvormig kanaal' 6 rondom de Ians 35 hetwelk op zijn beurt weer via een leidingstuk is aangesloten op een koppelflens 7· Plens 7 kan worden aangesloten op een bron voor secun- /5 8104474 ·* w *. · ^ . - - · — -- - - -r -, . I I -.- — •r % t t i 5 HO 463 daire zuurstof, met een apart meet- en regelcircuit (niet getekend).

Vanaf ringkamer 6 verlopen een achttal buizen 8 eerst axiaal binnen de buitenmantel 4» om vervolgens, circa halverwege de Ians, met enke-le slagen schroeflijnvormig om de binnenmantel 3 te worden gebogen.

5 Deze gebogen buisstukken 9» gaan vervolgens weer over in de rechte buisstukken 8, die op hun beurt weer uitmonden op de conische verwij-ding 5-

Ter ondersteuning van de schroeflijnvormig gebogen buisstukken 9 op de binnenmantel 3 zijn op deze binnenmantel op een aantal plaat-10 sen over de omtrek van de Ians richels 10 aangebracht. Pig. 2 toont de Ians in dwarsdoorsnede ter plaatse II-II, alwaar de overgang van de rechte buisstukken 8 in de schroeflijnvormig gebogen buisstukken 9 is te zien, en waaruit ook duidelijk is hoe buisstukken 9 door richels 10 op afstand worden gehouden van mantel 3« De koelvloeistof 15 kan op deze wijze buisstukken 8 en 9 in de buitenmantel vrij omstro-men, en de schroeflijnvormig gewikkelde buisstukken 9 voorkomen ook dat in deze buisstukken thermische spanningen kunnen ontstaan.

In fig. 3 is de uitmonding van buisstukken 8 in de conische verwijding 5 nit zuiver koper op vergrote schaal afgebeeld, Via ver-20 loopstukken 11 zijn de buizen 8 gekoppeld aan vemauwde uitstroora-pijpen 12, welke onder een hoek©Ct.o.v. de hartlijn van de. Ians uitmonden. In het afgebeelde geval is voor DC 45° gekozen. Een ver-dikking 13 op mantel 3 heeft ten doel om de stroming van koelvloeistof ter plaatse gunstig te belnvloeden en een situatie waarin de Ians 25 thermisch geexpandeerd is.

y· 8104474

Claims

1. Vloeistofgekoelde Ians voor het blazen van zuurst of op een staal-bad, van het type waarbij een centraal toevoerkanaal voor de zuur-stof is omgeven door een dubbele mantel voor het heen en terug- 5 voeren van koelvloeistof,· met het kenmerk, dat de buitenste mantel zich. nabi;j de lanskop, vanaf deze lanskop gezien, conisch verwijdt, waarbij in deze verwijding meerdere secundaire toevoer-leidingen voor zuurstof uitmonden. .

2. Lans volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de conische verwij-10 ding van de buitenste mantel zich op een afstand van 1 a de lanskopdiameter van de lansloop af bevindt.

3. Lans volgens conclusie 2, met het kenmerk , dat deze af stand 2 a 3x de lanskopdiameter hedraagt.

4· Lans volgens conclusie 1,2, .of 3, met het kenmerk, dat het aantal 15 secundaire toevoerleidingen 6 a 10 bedraagt.

5· Lans volgens conclusie 1,2,3 of 4, met het kenmerk, dat de secundaire toevoerleidingen onder een hoek van 35° a 65° met de lansas uitmonden.

6. Lans volgens een of meer der voorgaande conclusies, met het ken- 20 merk, dat de secundaire toevoerleidingen door de buitenste mantel verlopen vanaf- een zuurstofaansluiting nabij het achtereinde van * de koelmantels.

7· Lans volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de secundaire toevoerleidingen over tenminste een deel van hun lengte schroefli jn-25 vormig om de binnenste mantel gewikkeld zijn. 8104474