DE1268639B - Lanze zum Einbringen von Gasen in Schmelzoefen - Google Patents

Description

• Lanze zum Einbringen von Gasen in Schmelzöfen Die Erfindung betrifft eine Lanze zum Einbringen von Gasen in Schmelzöfen, insbesondere zum Einbringen von Sauerstoff in Herdöfen für die Stahlerzeugung, mit einem mehrere konzentrisch ineinander angeordnete Rohre aufweisenden Schaft, bei dem die äußersten Ringräume zwischen den konzentrischen Rohren einen Durchlaufkanal für ein Kühlmittel bilden und ein zentrales Rohr als Gaszufuhrleitung dient, und mit einem Düsenkopf am vorderen Ende dieses Schaftes mit mehreren schräg zu seiner Längsachse verlaufenden Gasaustrittskanälen.
• Durch die deutsche Auslegeschrift 1064 970 ist eine Sauerstofflanze bekanntgeworden, welche über den Tragarm gekühlt wird. Durch die deutsche Auslegeschrift 1155 459 ist eine weitere Sauerstofflanze zum Betrieb mit Überschallgeschwindigkeit in einem Siemens-Martin-Ofen bekanntgeworden, die aus nebeneinanderliegenden Rohren besteht, welche von einem Kühlmantel umgeben sind. Durch die deutsche Auslegeschrift 1000 602 ist eine in das Metallbad eintauchende Sauerstofflanze bekanntgeworden, mittels welcher Gase, Dämpfe, Flüssigkeiten oder feinkörnige Feststoffe unter die Oberfläche des Metallbades gebracht werden sollen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lanze zum Einbringen von Gasen in Schmelzöfen zu schaffen, deren Düsenköpfe relativ lange halten, d. h. nicht nach kurzer Zeit abbrennen, und die so gestaltet sind, daß durch die austretenden Gase eine zusätzliche Kühlung gewährleistet und ein Festbacken von Schlacke oder Metall an der Düsenkopfspitze verhindert wird.
• Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Düsenkopf über seinen ganzen Querschnitt eine annähernd gleiche Wandstärke aufweist und die in an sich bekannter Weise eingebuchtete Düsenkopfspitze mit einer zentralen Gasaustrittsöffnung versehen ist.
• Mit dieser Lanze wird eine bei kurzlebigen Lanzen auftretende Unfallgefahr vermieden, welche dadurch gegeben ist, daß beim Abbrennen des Lanzenkopfes das Kühlmittel aus dem Schaft austritt und beim Auftreffen auf die Schlackenschmelze im Ofen Eruptionen verursachen kann.
• Nach einer Weiterbildung der Erfindung weisen Schaft und Düsenkopf mehrere gesonderte Hohlräume auf, von denen die beiden inneren unabhängig voneinander gesteuerte, in gesonderte Düsenkopföffnungen mündende Gaszufuhrkanäle bilden.
• Hierdurch kann beispielsweise ein dosiertes Nitrieren des Stahles erzielt werden, was für Bau- und Werkzeugstähle erwünscht ist.
• Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch das Düsenkopfende einer erfindungsgemäß ausgebildeten Sauerstofflanze, F i g. 2 eine Frontalansicht des Düsenkopfes einer Lanze nach F i g. 1, F i g. 3 einen Längsschnitt durch den Düsenkopf eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß ausgebildeten Lanze.
• Der Schaft der in F i g.1 dargestellten Sauerstofflanze enthält drei konzentrisch ineinander angeordnete Stahlrohre 1, 2 und 3, von denen die Rohre 1 und 3 mit dem aus Kupfer gefertigten Düsenkopf 4 der Sauerstofflanze gefugt verbunden und entlang der Ringnähte 5 und 6 hart verlötet sind. Das Rohr 2 steht nicht in Berührung mit dem Düsenkopf 4, so daß durch den Ringraum 7 zwischen den Rohren 2 und 3 in Pfeilrichtung unter Druck eingeführtes Kühlwasser durch den Ringspalt 8 zwischen dem Ende des Rohres 2 und dem Düsenkopf 4 in den Ringraum 9 zwischen den Rohren 1 und 2 überströmen und von dort in Pfeilrichtung unter Kühlung der Düsenkopfaußenwand 10 und des Lanzenschaftes zurückfließen kann.
• Das Rohr 3 umschließt einen Sauerstoffzufuhrkanal 11, der in die schräg nach außen verlaufenden Düsenkanäle 12 mündet, die in den in F i g. 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehenen, gleichmäßig auf der Düsenkopfspitze verteilten Austrittsöffnungen 12 enden.
• Bei der Ausbildung des Düsenkopfes ist darauf geachtet, daß er über seinen ganzen Querschnitt eine möglichst gleichmäßige Wandstärke aufweist und größere ungekühlte Kupferteile, in denen sich ein unerwünschter und ein Verzundern fördernder Wärmestau ausbilden könnte, vermieden werden. Zu diesem Zweck ist auch der Düsenkopf an seiner Spitze mit einer Einsattelung 13 versehen, an deren Boden ein Düsenkanal 14 mit einem gegenüber den Düsenkanälen 12 kleineren Querschnitt mündet. Der durch den Düsenkanal 14 aus dem Sauerstoffzufuhrkanal 11 austretende Sauerstoff bewirkt eine zusätzliche Kühlung des Düsenkopfes im Bereich seiner Spitze und verhindert außerdem, daß sich aus der Schmelze beim Aufblasen aufspritzende Teile in der Mulde 13 festsetzen können.
• Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Lanze gemäß F i g. 3 besteht der Lanzenschaft aus vier konzentrisch ineinander angeordneten Stahlrohren 1', 2', 3' und 15. Die beiden äußeren Ringräume zwischen den Rohren 1' und 2' sowie 2' und 15 dienen wieder als Durchffußkanäle für ein Kühlmittel, während der Ringraum zwischen den Rohren 3' und 15 einen ersten Gaszufuhrkanal 16 und der Innenraum des Rohres 3' einen zweiten Gaszufuhrkanal 17 bilden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mündet der Gaszufuhrkanal 16 in schräg zur Längsachse der Lanze nach auswärts gerichtete Düsenkanäle 12, während der zentrale Gaszufuhrkanal 17 in den zu der Einsattelung 13' des Düsenkopfes 4' führenden Düsenkanal 14' mündet. Die beiden Gaszufuhrkanäle 16 und 17 könnten auch beide in Düsenöffnungen münden, die auf Ortskreisen - wie die Öffnungen 12 in F i g. 2 - gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Die Gaszufuhr in den Kanälen 16 und 17 kann unabhängig voneinander gesteuert sein, und die Kanäle können verschiedene Gase führen, beispielsweise der Kanal 16 Sauerstoff und der Kanal 17 eine Mischung aus Sauerstoff und Stickstoff, wodurch beim Aufblasen mit dieser Lanze auch ein bei der Herstellung von Werkzeugstählen erwünschtes Nitrieren des Stahls erzielt werden kann.
• Es ist häufig erforderlich, daß der aus den Lanzen austretende Sauerstoff einseitig gerichtet ist, um beispielsweise ein Aufblasen des Sauerstoffs auf die Ofenausmauerung zu verhindern. In diesem Fall können einzelne der Düsenkanäle 12 durch Stopfen 18 verschlossen werden, die zweckmäßig in die betreffenden Düsenkanäle 12 eingelötet werden (vgl. F i g. 2).
• Der Kühlmitteldurchflußkanal, der durch die Ringräume 7 und 9 bzw. 7' und 9' zwischen konzentrisch angeordneten Rohren und den diesen Rohren entsprechenden Wandungen des Düsenkopfes 4 bzw. 4' ausgebildet ist, muß einen ausreichenden Querschnitt aufweisen, um eine relativ große Menge an Kühlwasser pro Zeiteinheit hindurchzulassen. Dabei sollte gewährleistet sein, daß bei einem Pumpendruck von etwa 4 kg/cm2 mindestens 25 ms Kühlwasser pro Stunde den Düsenkopf durchlaufen. Auch sollte der Querschnitt der Ringräume 7 und 9 möglichst gleich sein, damit eine gleichmäßige Kühlung von Düsenkopf und Lanzenschaft über seinen ganzen Umfang gewährleistet ist. Selbstverständlich kann die Form des Düsenkopfes unter Beibehaltung möglichst gleichbleibender Wandstärken in beliebiger Weise geformt sein.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Lanze zum Einbringen von Gasen in Schmelzöfen, insbesondere zum Einbringen von Sauerstoff in Herdöfen für die Stahlerzeugung, mit einem mehrere konzentrisch ineinander angeordnete Rohre aufweisenden Schaft, bei dem die äußersten Ringräume zwischen den konzentrischen Rohren einen Durchlaufkanal für ein Kühlmittel bilden und ein zentrales Rohr als Gaszufuhrleitung dient, und mit einem Düsenkopf am vorderen Ende dieses Schaftes mit mehreren schräg zu seiner- Längsachse verlaufenden Gasaustrittskanälen, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß der Düsenkopf (4, 4') über seinen ganzen Querschnitt eine annähernd gleichmäßige Wandstärke aufweist und die in an sich bekannter Weise eingebuchtete Düsenkopfspitze (13, 131 mit einer zentralen Gasaustrittsöffnung (14, 14') versehen ist.
2. 2. Lanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einige der Gasaustrittskanäle (12, 12') des Düsenkopfes (4, 4') zwecks Erzeugung eines unsymmetrischen Gasaustritts durch Stopfen (18) verschlossen sind.
3. 3. Lanze nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (1', 2', 3') und Düsenkopf (4') mehrere gesonderte Hohlräume (17, 16, 7', 9") aufweisen, von denen die beiden inneren (17, 16) unabhängig voneinander gesteuerte, in gesonderte Düsenkopföffnungen (12', 14') mündende Gaszufuhrkanäle bilden.
4. 4. Lanze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnungen (12', 14') der beiden Gaszufuhrkanäle (17, 16) auf zwei getrennten koaxialen Ortskreisen gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
5. 5. Lanze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innere (17) der beiden Gaszufuhrkanäle (17, 16) in die zentrale Düsenkopföffnung (14) mündet.
6. 6. Lanze nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Kühlmitteldurchlaufkanals (7, 9) so bemessen ist, daß er einen Kühlwasserdurchsatz von mindestens 25 ms/h bei einem Pumpendruck von rund 4 kg/cm2 ermöglicht.
7. 7. Lanze nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (1, 2, 3, 1', 2', 3', 15) aus Stahlrohren besteht und der Düsenkopf (4, 4') aus Kupfer gefertigt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1000 602, 1064 970, 1155 459.