DE1458865C - Lanze zum Blasen von Gasen auf und in Metallschmelzen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lanze zum Blasen von Gasen, gegebenenfalls vermengt mit Feststoffen, auf und in Metallschmelzen, insbesondere zur Verwendung in Konvertern, mit einer Düse, die einen im wesentlichen zylindrischen, innerhalb der Lanze axial verstellbaren Leitkörper mit an seiner Außenfläche befindlichen, schraubenförmig gewundenen Durchlässen für die Strömung enthält, wobei der Leitkörper mit einem Antrieb gekuppelt ist, der ihm während des Blasens eine hin und hergehende Bewegung zu erteilen vermag und der Hub des Leitkörpers einstellbar ist. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die sogenannte Freistrahlcharakteristik einer solchen Lanze veränderbar zu machen, also die Lanze so zu gestalten, daß dem Gasstrahl zwischen Lanzenkopfmündung und Badoberfläche eine bestimmte, veränderbare Gestalt gegeben werden kann. Dadurch kann der Ablauf des Blasprozesses in der weiter unten beschriebenen Weise günstig beeinflußt werden.

Zur Lösung der genannten Aufgabe ist erfindungsgemäß der Leitkörper vollständig in dem das Lanzeninnere durchströmenden Gas und seine untere Stirnfläche in Abstand von einer an der Düsenmündung ausgebildeten Einschnürung angeordnet, die aus einem gegen die Düsenmündung nach oben versetzten Wulst besteht. Eine solche Ausbildung der Lanze führt dazu, daß der austretende Strahl Glockenform annimmt, wobei der untere Durchmesser der Glocke und damit auch der Durchmesser der von dem Strahl getroffenen Oberfläche der Schmelze mit wachsendem Abstand des Leitkörpers von dem die Einschnürung bildenden Wulst zunimmt. Es ist daher möglich, diesen Durchmesser während einer Charge zu ändern, was in der Regel zweckmäßig so geschieht, daß zunächst mit scharfem, auf einen eng begrenzten Fleck gerichtetem Strahl und im weiteren Verlauf mit einem weniger scharfen und dafür stärker ausgebreiteten Strahl gearbeitet wird. Außerdem ergibt sich die Möglichkeit der Einstellung während der Konverterreise, da die feuerfeste Ausmauerung des Konverters verschleißt. und so bei gleichem Füllgewicht sich die Badtiefe ändert, was andere Strahlverhältnisse erfordert.

Aus der österreichischen Patentschrift 174 388 ist eine Lanze mit einer mit schraubenförmigen Leitschaufeln besetzten, axial verschiebbaren Stange bekannt. Mit dieser Lanze wird jedoch keine glockenförmige Freistrahlcharakteristik erzeugt, bei der sich der untere Glockendurchmesser durch axiale Verschiebung des Leitkörpers. ändern läßt. Denn um diese Wirkung zu erzielen, ist es notwendig, daß der Leitkörper vollständig in dem das Lanzeninnere durchströmenden Gas und seine untere Stirnfläche in Abstand von einer an der Düsenmündung ausgebildeten Einschnürung angeordnet ist, was bei der Lanze nach der genannten österreichischen Patentschrift nicht der Fall ist. Daher treten die mit der Erfindung erstrebten Wirkungen bei der Lanze nach dieser Patentschrift nicht ein.

In der bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Leitkörper mit einem zusätzlichen Durchlaß in Form einer axialen Bohrung versehen. Dadurch wird der Strömungswiderstand der Lanze herabgesetzt, ohne daß die erwünschte strömungstechnische Wirkung der schraubenförmigen Kanäle vereitelt wird.

Die Lanze nach der Erfindung läßt sich ferner dadurch verbessern, daß die Düse im Bereich zwischen dem Wulst und der Düsenmündung konisch erweitert ist. Dadurch wird eine wärmetechnische Schwierigkeit vermieden, die darin besteht, daß ein Wulst, der sich an der thermisch höchst belasteten Stelle der Lanze befindet, schneller Zerstörung unterliegt.

Ist der Leitkörper mit einem zusätzlichen Durchlaß in Form einer axialen Bohrung versehen, dann ist eine Anpassung der Strömung an die Betriebsbedingungen dadurch in besonders wirkungsvoller Weise möglich, daß die axiale Bohrung an eine besondere Zuleitung angeschlossen wird.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausfiihrungsbeispiel. Es zeigt

Fig. 1 die Gesamtanordhung in Ansicht von der Seite,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch die den unteren Teil einer erfindungsgemäß gestalteten Lanze bildende Düse,

F i g. 3 einen Schnitt nach Linie III-III in Fig. 2 und

Fig. 4 und 5 zwei der Fig. 2 entsprechende Darstellungen bei verschiedenen Einstellungen des das eine wesentliche Merkmal der Erfindung bildenden Leitkörpers.

Die in F i g. I wiedergegebene Gesamtanordnung entspricht im wesentlichen dem üblichen Aufbau. Ein den Außenmantel der Düse bildendes Rohr L ist demgemäß mittels eines Armes 2 an einem Gestell 3 starr befestigt. Zur Zuführung des Sauerstoffes oder anderen Gases dient ein durch schwenkbare Arme 4 gestützter Schlauch 5. Die Arme 4 sind an einer Strebe 6 um eine Achse 7 drehbar gelagert.

Der Schlauch 5 ist nicht unmittelbar an das Rohr 1 angeschlossen, sondern mittels einer Flanschverbindung an ein Innenrohr 8, das im Rohr 1 längsverschiebbar geführt ist. Um Gasaustritt an der oberen Mündung des Rohres 1 zu verhindern, ist eine Dichtung vorgesehen, die nach Art einer Stopfbuchse gestaltet sein kann und in Fig. 1 in Form zweier Flansche 9 erscheint.

Das Innenrohr 8 kann durch zwei am Gestell 3 gelagerte hydraulische Zylinder-Kolbenantriebe 10 im Außenrohr 1 vertikal verschoben werden. Dazu sind die Kolben 11 durch ein mittleres Gelenk und seitliche Gelenke 14 an das Innenrohr 8 angeschlossen.

Die Lanze ist zwecks Kühlung in der üblichen Weise doppelwandig gestaltet. Das den Außenmantel bildende Rohr 1 enthält somit einen Innenmantel 15 sowie einen Zwischenmantel 16, wodurch zwei Ringräume 17 und 18 gebildet werden, die nahe der Mündung 19 der Düse miteinander verbunden sind. Flüssiges Kühlmittel wird in Richtung der gezeichneten Pfeile durch den inneren . Ringraum 17 von oben zugeführt, nahe der Mündung 19 umgelenkt und durch den äußeren Ringraum 18 nach oben abgeführt. Durch den die Lanze durchströmenden Sauerstoff wird das Kühlmittel 17 im inneren Ringraum auf niedriger Temperatur gehalten.

Das längsverschiebbare Innenrohr 8 bildet den Träger eines Leitkörpers 20. Dieser Leitkörper ist im wesentlichen zylindrisch gestaltet und füllt, von Toleranzen abgesehen, zusammen mit der Wandung des Innenrohrs 8 die lichte Weite des inneren Mantels 15 vollständig aus. Der Leitkörper 20 hat eine zentrale Bohrung 21 sowie eine Anzahl von an seiner Außenfläche schraubenförmig verlaufenden Nuten, die mit der Innenfläche des Innenrohres 8 Durchlässe 22 bilden. Der der Lanze zugeführte Sauerstoff tritt durch den Leitkörper 20 daher auf zwei verschiedene

Weisen, nämlich einmal ohne Umlenkung durch die zentrale Bohrung 21 und zum anderen mit Umlenkung durch die schraubenförmig gewundenen Durchlässe 22. Die auf diese letztere Weise erzeugte Strömung hat daher einen Drall um die Lanzenachse.

Nahe der Lanzenmündung 19, jedoch gegen die eigentliche Mündung etwas zurückversetzt, hat die Düse einen nach innen vorragenden Wulst 23. Dieser Wulst ist von wesentlicher Bedeutung für die Ausbildung der aus der Lanze tretenden Strömung.

Auf die verhältnismäßig verwickelten Strömungsbedingungen soll hier nicht näher eingegangen werden, weil insoweit bereits durch interne Versuche gewonnene Erfahrungen vorliegen. Diese Erfahrungen haben gezeigt, daß ein aus der Düse nach F i g. 2 austretender Gasstrom eine Glockenform annimmt, wie sie in F i g. 4 und 5 angedeutet ist. Dabei ergibt sich, daß die Glocke sich um so stärker ausbreitet, je größer der Abstand des Leitkörpers 20 von der Düsenmündung 19 ist, wie es dem Zustand nach F i g. 5 entspricht. Dagegen ergibt sich eine wesentlich engere Glocke bei verringertem Abstand gemäß F i g. 4. Aus welchen Gründen eine in Glockenform austretende Strömung metallurgisch zweckmäßig ist und besondere Vorteile hat, wenn sich die Breite der Glocke auch noch ändern läßt, wurde bereits eingangs ausgeführt.

Die Antriebe 10,11 gestatten es nicht nur, die axiale Stellung des Leitkörpers 20 in jedem Augenblick während einer Charge oder zwischen zwei Chargen zu ändern; sie ermöglichen es auch, dem Leitkörper 20 während eines Blasvorganges eine hin- und hergehende Bewegung zu erteilen, und zwar mit in weiten Grenzen veränderlicher Amplitude und Frequenz. Nach bisherigen Erfahrungen sind Bewegungen im Frequenzgebiet bis rund 1 Hz besonders geeignet, den Vorgang metallurgisch günstig zu beeinflussen.

Die schraubenförmig gewundenen Kanäle 22 sind in Verbindung mit dem Wulst 23 zur Erzeugung einer glockenförmig austretenden Strömung notwendig. Dagegen kann unter Umständen auf die zentrale Bohrung 21 im Leitkörper 20 verzichtet werden. Wird eine solche Bohrung jedoch vorgesehen, dann ist es besonders zweckmäßig, diese Bohrung und die schraubenförmigen Kanäle 22 gesondert mit Gas zu versorgen, also oben an die zentrale Bohrung 21 ein (nicht gezeichnetes) zusätzliches Rohr anzuschließen, das sich durch das Innenrohr 8 hindurch nach oben erstreckt, so daß es möglich ist, durch getrennte Zuleitungen und Drossel- oder Absperrvorrichtungen wahlweise nur die schraubenförmigen Kanäle 22 oder zusätzlich die zentrale Bohrung 21 in quantitativ beliebig wählbarer Weise mit Gas zu versorgen.

Vollständigkeithalber sei erwähnt, daß die Düse an ihrer Mündung und in deren Umgebung mit einer schützenden Schicht 27 versehen ist.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Lanze zum Blasen von Gasen, gegebenenfalls vermengt mit Feststoffen, auf und in Metallschmelzen, insbesondere zur Verwendung in Konvertern, mit einer Düse, die einen im wesentlichen zylindrischen, innerhalb der Lanze axial verstellbaren Leitkörper mit an seiner Außenfläche befindlichen schraubenförmig gewundenen Durchlässen für die Strömung enthält, wobei der Leitkörper mit einem Antrieb gekuppelt ist, der ihm während des Blasens eine hin- und hergehende Bewegung zu erteilen vermag und der Hub des Leitkörpers einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (20) vollständig in dem das Lanzeninnere durchströmenden Gas und seine untere Stirnfläche in Abstand von einer an der Düsenmündung (19) ausgebildeten Einschnürung angeordnet ist, die aus einem gegen die Düsenmündung (19) nach oben versetzten Wulst (23) besteht.

2. Lanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (20) mit einem zusätzlichen Durchlaß in Form einer axialen Bohrung (21) versehen ist.

3. Lanze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse im Bereich zwischen dem Wulst (23) und der Düsenmündung (19) konisch erweitert ist.

4. Lanze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Bohrung (21) an eine gesonderte Zuleitung (24) angeschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen