LU86746A1 - BLOWING TREATMENT FOR MELTING - Google Patents
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Description
44th
BlasLanze zur Behandlung von SchmelzenBlow lance for the treatment of melts
Die Erfindung betrifft eine BlasLanze zur Behandlung von Schmelzen, insbesondere zum Aufblasen von Sauerstoff auf Metallschmelzen, mit einem wassergekühlten Außenmantel und einem ungekühlten, der Schmelze zugewandten und Gasaustrittsöffnungen aufweisenden Bodenteil.The invention relates to a blowing lance for the treatment of melts, in particular for inflating oxygen on molten metals, with a water-cooled outer jacket and an uncooled bottom part facing the melt and having gas outlet openings.
Ein besonders kritischer Teil bei Blaslanzen ist die Spitze der BLaslanzen, der sogenannte Düsenkopf. Er wird zur Erhöhung der Standzeit bevorzugt gekühlt. Bei Mehr lochdüsen ist der mit einer Innenkühlung versehene Düsenkopf kompliziert geformt. Als Werkstoff wird wegen der guten Wärmeleitfähigkeit für den Düsenkopf Kupfer verwendet, obwohl dieses in mechanischer Hinsicht kein besonders verschleißfester Werkstoff ist. Eine besonders intensive Wärmeleitfähigkeit kann bei Kupfer erzielt werden, wenn es geschmiedet ist.A particularly critical part of blow lances is the tip of the blow lances, the so-called nozzle head. It is preferably cooled to increase the service life. In the case of multi-hole nozzles, the nozzle head, which is provided with internal cooling, has a complicated shape. Because of the good thermal conductivity, copper is used as the material for the nozzle head, although this is not a particularly wear-resistant material in mechanical terms. A particularly intensive thermal conductivity can be achieved with copper when it is forged.
Wegen der Kompliziertheit des Düsenkopfes ist jedoch eine Herstellung durch Schmieden nur sehr schwer möglich, so daß solche Düsenköpfe auch gegossen werden. Gegossenes Kupfer ist jedoch nicht so dicht wie geschraiedetes, hat daher eine geringere Wärmeleitfähigkeit und damit eine geringere Standzeit.Because of the complexity of the nozzle head, however, production by forging is very difficult, so that such nozzle heads are also cast. However, cast copper is not as dense as forged, so it has a lower thermal conductivity and therefore a shorter service life.
Zur Behebung dieses Mangels ist es bei einer Blaslanze der eingangs beschriebenen Art bekannt (DE-A - 29 37 303), den Düsenboden aus einem ungekühlten hitzebeständigen keramischen Werkstoff herzustellen und in den wassergekühlten Mantel einzusetzen. Nachteiligist hierbei, daß eine Dichtheit zwischen dem wassergeküh Iten Mantel und dem ungekühlten keramischen Werkstoff nur schwierig herstellbar und über die Standzeit der Blaslanze einhaltbar ist. Es besteht weiters die Gefahr, daß im Falle eines Totalausfalles des Düsenbodens, beispielsweise t 2 durch mechanische Einflüsse oder Beschädigung dessen Verankerung im Lanzenmantel (z.B. durch Wärmespannungen), die Blascharakteristik der Blaslanze schlagartig verändert wird, also die Menge des ausströmenden Sauerstoffes explosionsartig auf ein Mehrfaches ansteigt.To remedy this defect, it is known in a blowing lance of the type described at the outset (DE-A-29 37 303) to produce the nozzle base from an uncooled, heat-resistant ceramic material and to insert it into the water-cooled jacket. The disadvantage here is that a tightness between the water-cooled jacket and the uncooled ceramic material can only be produced with difficulty and can be maintained over the service life of the blowing lance. There is also the danger that in the event of a total failure of the nozzle base, for example t 2 due to mechanical influences or damage to its anchoring in the lance jacket (e.g. due to thermal stresses), the blowing characteristics of the blowing lance will be changed suddenly, i.e. the amount of oxygen escaping explosively to a multiple increases.
Zwar sind zur Verhinderung von dadurch bedingten Unfällen in den SauerstoffzufuhrLeitungen Schnellschlußventile * vorgesehen, jedoch können durch den bis zum Zeitpunkt desAlthough quick-closing valves * are provided in the oxygen supply lines to prevent accidents caused by this, however, by the time of the
Abschaltens austretenden Sauerstoff erhebliche Gefahren für das Personal und für die Anlage entstehen.Switching off escaping oxygen creates significant dangers for the personnel and for the system.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, eine Blaslanze der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der auch bei einem Ausfall des der Schmelze zugewandten Düsenbodens die BLascharakteristik der Blaslanze nicht bzw. nur unwesentlich verändert wird, so daß ein Fertigblasen einer Schmelze auch bei Auftreten eines Schadens am Düsenkopf möglich ist.The invention aims to avoid these disadvantages and difficulties and has as its object to provide a blowing lance of the type described in which the blowing characteristic of the blowing lance is not changed or is changed only insignificantly, even in the event of a failure of the melt-facing nozzle base, so that a It is possible to blow-finish a melt even if there is damage to the nozzle head.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Bodenteil aus einem lediglich dem Lanzeninnenraum zugewandten metallischen Innenteil, der mit dem Außenmantel starr verbunden ist, und einem daran abgestützten, Lediglich der Schmelze zugewandten, den metallischen Innenteil nach außen bedeckenden, aus feuerfestem Material bestehenden Außenteil gebildet ist, wobei der Außenteil am Innenteil mittels mindestens eine" nach außen mit einer hitzebeständigen Abdeckung bedeckten Halterungsmittels, wie einer Schraube, befestigt ist.This object is achieved according to the invention in that the base part is formed from a metallic inner part facing only the lance interior, which is rigidly connected to the outer jacket, and an outer part made of refractory material, supported only on the melt and facing the metallic inner part towards the outside , wherein the outer part is fastened to the inner part by means of at least one holding means, such as a screw, which is covered on the outside with a heat-resistant cover.
Vorteilhaft ist zur Abdichtung des Düsenstrahles nach außen und zur Vermeidung störender Wärmespannungen zwischen dem Innenteil und dem Außenteil eine elastische Dichtung vorgesehen, wobei vorzugsweise zwecks einfacher « 3An elastic seal is advantageously provided between the inner part and the outer part to seal the nozzle jet to the outside and to avoid disturbing thermal stresses, preferably for the purpose of simplifying
Montage bei Blaslanzen mit einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen die elastische Dichtung von einer den Innenteil zur Gänze überdeckenden Platte gebildet ist.In the case of blowing lances with a large number of gas outlet openings, the elastic seal is formed by a plate which completely covers the inner part.
Die Dichtung kann aber auch von jeweils eine Austrittsöffnung peripher umgebenden Dichtringen gebildet sein.However, the seal can also be formed by sealing rings which peripherally surround an outlet opening.
Zum einfachen Anpassen des Düsenquerschnittes an die jeweiligen Erfordernisse sind im Innenteil die Austrittsöffnungen bildende Hülsen eingesetzt.To easily adapt the nozzle cross-section to the respective requirements, sleeves forming the outlet openings are used in the inner part.
Um mit diesen Hülsen auch den Außenteil zentrieren zu können, stehen die Hülsen über den Innenteil in Achsrichtung der Blaslanze nach außen vor und ragen in korrespondierende Ausnehmungen des Außenteiles mit seitlichem Spiel hinein.In order to be able to center the outer part with these sleeves, the sleeves protrude beyond the inner part in the axial direction of the blowing lance and project into corresponding recesses in the outer part with lateral play.
Eine besonders vorteilhafte, dauerhafte und leicht lösbare Befestigung des Außenteiles ergibt sich dadurch, daß der Außenteil am Innenteil mit einer zentralen Befestigungsschraube befestigt ist, wobei der Kopf der Schraube in einer Ausnehmung des Außenteiles liegt und von feuerfestem Material bedeckt ist.A particularly advantageous, permanent and easily detachable fastening of the outer part results from the fact that the outer part is fastened to the inner part with a central fastening screw, the head of the screw lying in a recess in the outer part and being covered by refractory material.
Ein Leicht zu fertigender Außenteil kann je nach gewünschter Blascharakteristik so ausgebiIdet sein, daß zwischen dem Außenteil und dem Außenmantel ein Ringraum vorgesehen ist, der mit dem Innenteil eine Ringdüse bildet, oder daß der Außenteil als Lochplatte ausgebildet ist.Depending on the desired blowing characteristics, an outer part that is easy to manufacture can be designed such that an annular space is provided between the outer part and the outer jacket, which forms an annular nozzle with the inner part, or that the outer part is designed as a perforated plate.
Zweckmäßig ist der Außenteil aus keramischem Material gebildet, wodurch sich eine besonders lange Lebensdauer ergibt.The outer part is expediently formed from ceramic material, which results in a particularly long service life.
44th
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung an drei Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Lanzenkopf und Fig.The invention is explained in more detail below with the aid of three exemplary embodiments, with FIG. 1 a section through a lance head according to the invention and FIG.
2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II der Fig. 1 zeigen.2 show a section along the line II-II of FIG. 1.
Die Fig. 3 und 4 zeigen jeweils in zu Fig. 1 analoger Darstellung weitere Ausführungsformen eines Lanzenkopfes.3 and 4 each show further embodiments of a lance head in a representation analogous to FIG. 1.
Eine Blaslanze 1 weist einen aus konzentrischen Rohren 2, ^ 3, 4 gebildeten wassergekühlten Außenmantel 5 auf, an dessen unterem Ende 6 ein Gasaustrittsöffnungen 7 aufweisender, ungekühlter Bodenteil 8 angeordnet ist.A blowing lance 1 has a water-cooled outer jacket 5 formed from concentric tubes 2, 3, 4, at the lower end 6 of which an uncooled base part 8 having gas outlet openings 7 is arranged.
Dieser Bodenteil 8 ist aus einem lediglich dem Lanzeninnenraum 9, durch welchen Sauerstoff zugeführt wird, zugewandten metallischen, mit dem gekühlten Außenmantel 5 verschweißten Innenteil 10 gebildet und ist von einem am Innenteil 10 befestigten und diesen an der der Schmelze zugewandten Seite 11 bèdeckenden Außenteil 12 bedeckt.This bottom part 8 is formed from a metallic inner part 10, which is only facing the lance interior 9, through which oxygen is supplied, and is welded to the cooled outer jacket 5 and is covered by an outer part 12 fastened to the inner part 10 and covering it on the side 11 facing the melt .
Der Außenmantel 5 und der Innenteil 10 des Bodenteiles 8 sind vorzugsweise aus zunderbeständigem Stahl gefertigt, wogegen der Außenteil 12 aus keramischem Material hergestellt ist.The outer jacket 5 and the inner part 10 of the base part 8 are preferably made of scale-resistant steel, whereas the outer part 12 is made of ceramic material.
Der Innenteil 10 des Bodenteiles 8 ist einstückig mit einem Umlenkteil 13, der mit dem äußeren Rohr 2 des wassergekühlten Außenmantels 5 verschweißt ist, ausgebildet. Der Umlenkteil 13 ist von einem nach unten über die Unterseite 11 des Innenteiles 10 vorstehenden, den Außenteil 12 peripher umgebenden und diesen dadurch gegen Schläge schützenden Wulst 14 gebildet. Gegenüber dem Innenrohr 4 ist der Bodenteil 8 mittels in Ringnuten 15 eines mit dem Innenteil 10 verschweißten Stutzens 16 angeordneter Gleitdichtungen 17 abgedichtet. Der keramische Außenteil 12 weist divergierende Gasaustrittsöffnungen 7' auf, deren engster QuerschnittThe inner part 10 of the bottom part 8 is formed in one piece with a deflection part 13 which is welded to the outer tube 2 of the water-cooled outer jacket 5. The deflection part 13 is formed by a bulge 14 which projects downward beyond the underside 11 of the inner part 10 and surrounds the outer part 12 peripherally and thereby protects it against impacts. The bottom part 8 is sealed off from the inner tube 4 by means of sliding seals 17 arranged in annular grooves 15 of a socket 16 welded to the inner part 10. The ceramic outer part 12 has diverging gas outlet openings 7 ', the narrowest cross section of which
a ' Va 'V
* 5 jeweils an den engsten Querschnitt der Gasaustrittsöffnung 7 im Innenteil 10 anschließt.* 5 connects to the narrowest cross section of the gas outlet opening 7 in the inner part 10.
Zur Befestigung des Außenteiles 12 an dem Innenteil 10 dient eine zentrale, den Außenteil 12 durchsetzende und in ein Gewinde 18 des Innenteiles 10 einschraubbare Befestigungsschraube 19. Der Kopf 20 der Schraube 19 liegt dabei in einer Ausnehmung 21 des Außenteiles 12 und ist von feuerfestem Material, vorzugsweise aushärtender Masse 22, bedeckt.A central fastening screw 19 which penetrates the outer part 12 and can be screwed into a thread 18 of the inner part 10 is used to fasten the outer part 12. The head 20 of the screw 19 lies in a recess 21 in the outer part 12 and is made of refractory material. preferably hardening mass 22, covered.
Zur besseren Halterung der aushärtenden Masse dient eine in die Ausnehmung 21 eingesetzte Armierung 23, die mittels des Schraubenkopfes 20 am Außenteil 12 festgehalten ist.A reinforcement 23, which is inserted into the recess 21 and is held on the outer part 12 by means of the screw head 20, serves to better hold the hardening mass.
In den Innenteil 10 sind in die Austrittsöffnungen 7 Hülsen 24 eingesetzt, die in Achsrichtung der Blaslanze 1 nach außen über den Innenteil 10 hervorstehen und mit seitlichem Spiel in korrespondierende Ausnehmungen 25 des Außenteiles 12 ragen. Durch Auswechseln dieser Hülsen 24 kann in einfacher Weise der engste Querschnitt der Austrittsöffnungen 7 verändert, d.h. an die Betriebsverhältnisse angepaßt werden.In the inner part 10 7 sleeves 24 are inserted into the outlet openings, which protrude outwards in the axial direction of the blowing lance 1 over the inner part 10 and protrude with lateral play in corresponding recesses 25 of the outer part 12. By changing these sleeves 24, the narrowest cross section of the outlet openings 7 can be changed in a simple manner, i.e. be adapted to the operating conditions.
Zwischen dem Innenteil 10 und dem Außenteil 12 ist eine elastische Dichtung in Form einer den Innenteil zur Gänze überdeckenden Platte 26 eingesetzt. Diese Dichtung dient auch zur Aufnahme der durch unterschiedliche Wärmedehnung auftretenden Spannungen zwischen dem Außenteil 12 und dem Innenteil 10.Between the inner part 10 and the outer part 12, an elastic seal in the form of a plate 26 covering the entire inner part is inserted. This seal also serves to absorb the stresses occurring between the outer part 12 and the inner part 10 due to different thermal expansion.
Der keramische Außenteil 12 steht lediglich über die elastische Dichtung 26 mit dem Innenteil 10 in Verbindung. Zur Aufnahme von unterschiedlichen Wärmedehnungen ist es von Bedeutung, daß zwischen dem Außenteil 12 und dem diesen umgebenden Wulst 14 ein sich über die gesamte Höhe 6 des Außenteiles 12 erstreckender RingspaLt 27 vorgesehen ist.The ceramic outer part 12 is connected to the inner part 10 only via the elastic seal 26. To absorb different thermal expansions, it is important that an annular gap 27 extending over the entire height 6 of the outer part 12 is provided between the outer part 12 and the bead 14 surrounding it.
Im da rgeste L Lten Ausführungsbeispiel, ist der feuerfeste Außenteil 12 als Lochplatte ausgebildet, welche besonders einfach herstellbar ist.In the exemplary embodiment, the refractory outer part 12 is designed as a perforated plate, which is particularly easy to produce.
Gemäß dem in Fig. 3 dargestelLten Ausführungsbeispiel werden anstelle der plattenförmigen Dichtung 26 jeweils eine Austrittsöffnung 7 peripher umgebende Dichtringe 28 verwendet. Die Dichtringe 28 sind hier in Ausnehmungen 29 des Außenteiles 12' eingelegt, in die dieAccording to the exemplary embodiment shown in FIG. 3, instead of the plate-shaped seal 26, an outlet opening 7, peripherally surrounding sealing rings 28, are used. The sealing rings 28 are inserted here in recesses 29 of the outer part 12 ', in which the
Austrittsöffnungen 7 peripher umgebende Zentrieransätze 30 ragen.Outlets 7 peripherally surrounding centering lugs 30 protrude.
Gemäß Fig. 4 ist der Außenteil 12" derart ausgebildet, daß zwischen dem Wulst 14 des Umlenkteiles 13 und dem Außenteil 12" ein Ringraum 31 gebildet wird, der mit dem - Innenteil 10 eine Ringdüse bildet. Der Innenteil 10 ist bei dieser Ausführung über einen Teil seiner Längserstreckung mit dem Innenrohr 4 über Stege 32 starr verbunden.4, the outer part 12 "is designed such that an annular space 31 is formed between the bead 14 of the deflection part 13 and the outer part 12", which forms an annular nozzle with the inner part 10. In this embodiment, the inner part 10 is rigidly connected to the inner tube 4 via webs 32 over part of its longitudinal extent.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele, sondern kann in verschiedener Hinsicht modifiziert werden. So kann anstelle der aushärtbaren Masse 22 zum Schutz der Schraube 19 ein Deckel aus keramischem Material verwendet werden, der z.B. mittels eines groben Gewindes in die Ausnehmung 21 einschraubbar ist. Weiters kann anstelle der Schraube 19 ein beliebiges anderes Halterungsmittel, beispielsweise ein Dübbel, verwendet werden.The invention is not limited to the exemplary embodiments shown, but can be modified in various ways. Thus, instead of the hardenable mass 22 to protect the screw 19, a cover made of ceramic material can be used, e.g. can be screwed into the recess 21 by means of a coarse thread. Furthermore, any other holding means, for example a dowel, can be used instead of the screw 19.
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