NO138118B

NO138118B - BURNER FOR LIQUID FUEL

Info

Publication number: NO138118B
Application number: NO752532A
Authority: NO
Inventors: Hermann Kopp
Original assignee: Weishaupt Max Gmbh
Priority date: 1974-07-17
Filing date: 1975-07-16
Publication date: 1978-03-28
Also published as: DK137512C; NL7508529A; FR2279024A1; SE7507758L; GB1468623A; NO138118C; LU72979A1; DK137512B; JPS5317771B2; AT343255B; IT1040945B; ATA518875A; CH595584A5; JPS5148838A; BR7504520A; NL156807B; FR2279024B1; SE399758B; NO752532L; ES439468A1

Description

Lanse for innblåsing av gasser, spesielt gassformet oksygen eller blandinger av gass og faste stoffer, på eller i metall- fortrinnsvis jernsmelter. Lance for blowing gases, especially gaseous oxygen or mixtures of gas and solids, onto or into metal - preferably iron melts.

I de senere år har oksygenmetallur-gien sprangvis fått økt betydning, spesielt når det gjelder fersking av råjern. I denne forbindelse er det utviklet frem-gangsmåter, hvor råjernet og den for fersking nødvendige slagg, i motsetning til f. f. eks. ved den klassiske vindfersking, be-handles fra overflaten med oksygen, fortrinnsvis teknisk rent oksygen, som ved In recent years, oxygen metallurgy has grown in importance by leaps and bounds, especially when it comes to refining pig iron. In this connection, methods have been developed, where the pig iron and the slag required for refining, in contrast to e.g. in the classic wind freshening, the surface is treated with oxygen, preferably technically pure oxygen, such as wood

hjelp av lanser blåses over eller inn i using lances is blown over or into

den flytende metall hhv. ferskingsslaggen. the liquid metal or freshman slag.

Den siste utvikling omfatter overvindfersking av Thomas-råjern, hvor det The latest development includes overwind refining of Thomas pig iron, where it

gjennom en lanse blåses oksygen sammen med kalkpulver på smelteoverfla-ten for hurtig fremstilling av en tyntfly-tende, jernoksydulrik og sterkt basisk through a lance, oxygen is blown together with lime powder onto the melting surface for rapid production of a thin-flowing, iron oxide-rich and strongly alkaline

slagg, hvorved forbrenningen av fosfor slag, whereby the combustion of phosphorus

fremmes. Overvindfersking kan gjennom-føres i en konvertor med lukket bunn og is promoted. Overwind freshening can be carried out in a converter with a closed bottom and

for øvrig av vanlig konstruksjon eller i otherwise of ordinary construction or i

pannelignende beholdere. Videre er oksy-genfersking av råjern i trommelovner pan-like containers. Furthermore, pig iron is oxygenated in drum furnaces

kjent, hvor gassformet oksygen igjen ved known, where gaseous oxygen remains at

hjelp av lanser bringes til å påvirke me-tallet og slaggen. with the help of lances is brought to influence the me number and the slag.

«Lanse» betegner i forbindelse med "Lance" denotes in connection with

ovennevnte ferskingsprosesser et vannav-kjølt eller ildfast ommantlet rør som kan above-mentioned cooling processes a water-cooled or refractory jacketed pipe which can

kobles til tilførselsledningen for gassformet oksygen, og hvis utløp kan være utformet som glatt dyse eller Lavaldyse. is connected to the supply line for gaseous oxygen, and whose outlet can be designed as a smooth nozzle or Laval nozzle.

Selve lansen kan være utformet slik at den The lance itself can be designed so that it

føres inn i ferskningsbeholderen i form fed into the freshening container in form

av et rett rørlegeme, hvorved fersknings- of a straight pipe body, whereby freshening

midlet blåses loddrett mot smelteoverfla-ten. For å lette lansens innføring i en pæ-reformet konvertor er det imidlertid også fremstilt buete lanser. the agent is blown vertically towards the melting surface. In order to facilitate the introduction of the lance into a pear-shaped converter, however, curved lances have also been produced.

Foreliggende oppfinnelse vedrører samtlige, slike lanseformer. Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å elimi-nere de store vanskeligheter som opptrer ved de kjente anordninger ved forbindel-sen av oksygenledningen med lansens indre rør. Denne forbindelse har hittil be-stått av en fleksibel slange som må ha betydelig lengde av hensyn til lansens høyderegulerbarhet, som er nødvendig ikke bare ved lansens innføring og uttag-ning fra f. eks. en konvertorbeholder men også for selve ferskingen, hvor avstanden mellom lansedysen og smertens speil må forandres alt etter ferskingsprosessen for-løp. De kjente bøyelige slanger, som står under et oksygentrykk på 4-15 ato, krever stor plass, noe det er mangel på i nær-heten av ferskingsbeholderne, særlig i eldre stålverk. Dertil kommer at det ved høyt trykk må benyttes spesielt armerte slanger, som krever store bøyningsradier. Ved fersking med blandinger av oksygen og faste stoffer, f. eks. en blanding av oksygen og kalkpulver, er slangematerialet dessuten utsatt for betydelig slitasje. Det har også forekommet at slike slanger har tatt fyr på grunn av elektrostatisk opp-ladning og derav fremkalt gnistdannelse. For å unngå slik gnistdannelse og andre ulemper ved slangeforbindelsen har man også benyttet tilførselsledninger av stive rørstykker som er innbyrdes forbundet ved hjelp av kuleledd, men som likeledes krever stor plass og har den spesielle ulempe at det dannes hvirvler i leddene, noe som igjen medfører trykktap og stor slitasje. The present invention relates to all such lance forms. The invention is based on the task of eliminating the major difficulties that occur with the known devices when connecting the oxygen line to the inner tube of the lance. This connection has so far consisted of a flexible hose which must be of considerable length due to the lance's height adjustability, which is necessary not only when the lance is inserted and removed from e.g. a converter container but also for the freshening itself, where the distance between the lance nozzle and the mirror of the pain must be changed according to the progress of the freshening process. The known flexible hoses, which are under an oxygen pressure of 4-15 ato, require a lot of space, which is in short supply in the vicinity of the freshening containers, especially in older steelworks. In addition, at high pressure, specially reinforced hoses must be used, which require large bending radii. When freshening with mixtures of oxygen and solids, e.g. a mixture of oxygen and lime powder, the hose material is also exposed to considerable wear. It has also happened that such hoses have caught fire due to electrostatic build-up and resulting sparking. In order to avoid such sparking and other disadvantages of the hose connection, supply lines of rigid pipe sections have also been used which are interconnected by means of ball joints, but which likewise require a lot of space and have the particular disadvantage that eddies are formed in the joints, which in turn causes pressure loss and heavy wear.

Det er videre kjent en lanse, hvor man unngår de uheldige kuleledd. Den omfatter et rør som er fast anordnet helt frem til lansens arbeidsområde og koblet til tilførselsledningen for behandlingsme-diet, og hvor det avkjølte og ildfaste ommantlede lanserør, som er utført med et dyselignende utløp, er lengdeforskyvbart ført på rørets frie ende og avtettet ved hjelp av et glidelegeme. Glidelegemet er imidlertid bare utformet som paknings-boks og er ikke i stand til å føre lansen på tilførselsrøret. Tvertom kreves det en komplisert apparatur med flere stenger som medfører stor høyde for lanseanordningen for at lansen skal kunne føres og beveges opp- og nedover på tilførselsrøret. A lance is also known, which avoids the unfortunate ball joints. It comprises a tube that is fixed right up to the lance's working area and connected to the supply line for the treatment medium, and where the cooled and refractory sheathed lance tube, which is designed with a nozzle-like outlet, is longitudinally displaceable on the free end of the tube and sealed using of a sliding body. However, the sliding body is only designed as a packing box and is not able to guide the lance on the supply pipe. On the contrary, a complicated apparatus with several rods is required which entails a great height for the lance device so that the lance can be guided and moved up and down the supply pipe.

Ved foreliggende oppfinnelse oppnåes en vesentlig forenkling, idet det i glidelegemet, som virker som føring og tetning, befinner seg et elastisk slange- eller formstykke, som er tredd på tilførselsled-ningen som igjen er ført gjennom glidelegemet, hvorved formstykkets ender fortrinnsvis er utvidet ved hjelp av kiletetninger og slange- og formstykket ved hjelp av en gass med høyere trykk enn lansens blåsetrykk, fortrinnsvis ved hjelp av oksygengass, bringes til avtettende anlegg mot tilførselsledningen gjennom glidelegemet. With the present invention, a significant simplification is achieved, in that in the sliding body, which acts as a guide and seal, there is an elastic hose or molded piece, which is threaded onto the supply line which is again led through the sliding body, whereby the ends of the molded piece are preferably expanded by with the help of wedge seals and the hose and mold piece with the help of a gas with a higher pressure than the lance's blowing pressure, preferably with the help of oxygen gas, are brought to sealing against the supply line through the sliding body.

Med foreliggende oppfinnelse tilveie-bringes en særdeles virksom og driftssik-ker avtetning mellom lansen og tilfør-selsrøret. Glidelegemet ifølge oppfinnelsen sikrer god avtetning, selv om lansen utsettes for krefter som virker i sideret-ning. Lansen kan således uten noen om-fattende ekstra føringsapparatur ved hjelp av glidelegemet føres på selve til-førselsrøret. Det er derved også fordelaktig at lanseanordningen kan ha ringe høyde, idet løfte- og senkningsanordnin-gen, spesielt i form av vinsjer med kabler kan anordnes ved siden av føringsrøret. With the present invention, a particularly effective and reliable seal between the lance and the supply pipe is provided. The sliding body according to the invention ensures good sealing, even if the lance is exposed to forces acting in a lateral direction. The lance can thus be guided on the supply pipe itself with the aid of the sliding body without any comprehensive additional guiding apparatus. It is thereby also advantageous that the lance device can have a low height, since the lifting and lowering device, especially in the form of winches with cables, can be arranged next to the guide pipe.

Oppfinnelsen kan videreføres på en fordelaktig måte ved at glidelegemets gasstrykkrom er forbundet med det ringformete rom mellom lansens sentrale rør og tilførselsledning, og at den gass som forlater glidelegemet gjør tjeneste som spylegass i nevnte ringformete rom ved lansedrift med blandinger av gass og faste stoffer. The invention can be continued in an advantageous way by the sliding body's gas pressure chamber being connected to the annular space between the lance's central pipe and supply line, and that the gas leaving the sliding body serves as a purge gas in said annular space during lance operation with mixtures of gas and solids.

Oppfinnelsen vil bli beskrevet i detalj under henvisning til tegningen. Fig. 1 viser lansen i utkjørt arbeidsstilling. Fig. 2 viser lansen ifølge fig. 1 i inn-kjørt stilling. Fig. 3 viser skjematisk og delvis i lengdesnitt lansens anordning ved bruk i en konvertor. Fig. 4 er et skjematisk lengdesnitt The invention will be described in detail with reference to the drawing. Fig. 1 shows the lance in extended working position. Fig. 2 shows the lance according to fig. 1 in driven-in position. Fig. 3 shows schematically and partially in longitudinal section the device of the lance when used in a converter. Fig. 4 is a schematic longitudinal section

gjennom lansen, og through the lance, and

fig. 5 er et snitt gjennom en glidetetning som samtidig er utført som føring. fig. 5 is a section through a sliding seal which is also designed as a guide.

Oksygengassen hhv. blandingen av oksygen og faste stoffer som står under et overtrykk på 4—15 ato tilføres lansen 1 gjennom en rørledning 2 som er fast anordnet frem til lansens arbeidsområde. Lansen er forskyvbart anordnet på denne rørlednings frie endeparti som rager inn i lansens indre rør 3. Lansen henger derved i en drivanordning 4, hvorav den, som det vil fremgå av fig. 1 og 2, over tilførselsledningen 2 kan kjøres opp i hvilestilling (fig. 2) og ned i arbeidsstilling (fig. 1). I begge tilfelle tjener den fast anordnete tilførselsledning 2 som fø-ring. The oxygen gas or the mixture of oxygen and solid substances which is under an overpressure of 4-15 ato is supplied to the lance 1 through a pipeline 2 which is fixed up to the lance's working area. The lance is displaceably arranged on the free end part of this pipeline which projects into the lance's inner tube 3. The lance thereby hangs in a drive device 4, of which, as will be seen from fig. 1 and 2, over the supply line 2 can be driven up into the resting position (fig. 2) and down into the working position (fig. 1). In both cases, the permanently arranged supply line 2 serves as a guide.

En del av denne føring utgjøres også av et nedenfor nærmere beskrevet glidelegeme 5, som virker som tetning, hvorpå Part of this guide is also made up of a sliding body 5, described in more detail below, which acts as a seal, on which

lansens indre rør 3 er fast anordnet, f. The inner tube 3 of the lance is fixed, e.g.

eks. over flensen 14 og gjennom hvilken den faste tilførselsledning 2 er ført inn i lansens indre rør 3. Fig. 3 viser lansen 1 i arbeidsstilling i en konvertor K av vanlig type, dog med lukket bunn. Der fersker lansen i noen avstand fra metallsmeltens 7 overflate. For å kunne tippe konvertoren, e.g. above the flange 14 and through which the fixed supply line 2 is led into the lance's inner tube 3. Fig. 3 shows the lance 1 in working position in a converter K of the usual type, albeit with a closed bottom. There, the lance refreshes at some distance from the surface of the metal melt 7. To tip the converter,

må lansen føres opp et stykke av drivan-ordningen 4. Den glir da ved hjelp av glidetetningen 4 opp på den faste til-førselsledningen 2. the lance must be guided a bit up the drive system 4. It then slides onto the fixed supply line 2 with the help of the sliding seal 4.

Oppbygningen av lansen og den der-med forbundne glidetetning er anskuelig-gjort i fig. 4 og 5. The structure of the lance and the sliding seal connected thereto is shown in fig. 4 and 5.

Rundt omkring lansens 1 indre rør 3 ligger vannkjølingen. Kjølevannet strøm-mer gjennom rørstussen 8 inn i et kjøle-rom 9, som omgir det indre rør 3, og forlater dette i pilens retning i lanseenden for å strømme gjennom et ytre kjølerom 10, hvorfra det går ut gjennom en rør-stuss 11. Around the inner tube 3 of the lance 1 is the water cooling. The cooling water flows through the pipe connection 8 into a cooling chamber 9, which surrounds the inner pipe 3, and leaves this in the direction of the arrow at the lance end to flow through an outer cooling chamber 10, from where it exits through a pipe connection 11.

Lansens indre rør 3 er fast forbundet med glidetetningens 5 nedre flens, gjennom hvilken tilførselsledningen 2 går. I enden av tilførselsledningen 2, som er ført inn i lansens indre rør, er det anordnet en føringsvult 12. The inner tube 3 of the lance is firmly connected to the lower flange of the sliding seal 5, through which the supply line 2 passes. At the end of the supply line 2, which is led into the inner tube of the lance, a guide valve 12 is arranged.

Fig. 5 viser oppbygningen av glidetetningen 5 i detalj .Den består av et rør-legeme 15, som er innspent mellom flen-sene 13, 14, og hvor det mellom en med åpninger 16 forsynt sylinder 17 og tilfør-selsledningen 2 er spent inn et slange- eller på annen måte elastisk formstykke 18, som er utvidet i endene ved hjelp av en kiletetning. Dette slange- eller formstykke bringes med regulert trykk til tett anlegg mot den faste tilførselsledning 2 ved at det presses oksygen med høyere trykk enn blåsetrykket gjennom en rør-stuss 19 på ringlegemet 15 inn i det ringformete rom mellom den ytre sylinder 15 og den indre sylinder 17 og gjennom åp-ningene 16 i sylinderen 17 mot slange-eller formstykket 18. Derved kan oksygen-trykket være høyere i lansens hvilestilling enn når tetningen glir på tilførsels-ledningen 2. Når lansen mates med en blanding av gass og faste stoffer, f. eks. oksygen og kalkpulver, tjener det oksygen som føres inn i glidetetningen samtidig som spylegass for rommet 20 mellom den faste tilførselsledning 2 og lansens indre rør 3. Derved hindres at det trenger kalk-støv inn i det ringformete rom 20. Oksy-genets vei er antydet ved pilen 21. Ytter-ligere en spylegasstrøm kan føres umid-delbart inn i det ringformete rom 20. Under bestemte forhold kan det elastiske slange- eller formstykke 18 også ligge tet-tende an mot tilførselsledningen 2 på grunn av sin egen tendens til innsnevring og uten å presses ved hjelp av trykkgass. Hvis slik pressing er nødvendig, kan den skje ved hjelp av enhver ønsket gass eller ved hjelp av en væske. Fig. 5 shows the structure of the sliding seal 5 in detail. It consists of a pipe body 15, which is clamped between the flanges 13, 14, and where between a cylinder 17 provided with openings 16 and the supply line 2 is clamped a hose or otherwise elastic shaped piece 18, which is widened at the ends by means of a wedge seal. This piece of hose or mold is brought with regulated pressure into close contact with the fixed supply line 2 by forcing oxygen at a higher pressure than the blowing pressure through a pipe connection 19 on the annular body 15 into the annular space between the outer cylinder 15 and the inner cylinder 17 and through the openings 16 in the cylinder 17 towards the hose or mold piece 18. Thereby the oxygen pressure can be higher in the lance's rest position than when the seal slides on the supply line 2. When the lance is fed with a mixture of gas and solids, f e.g. oxygen and lime powder, the oxygen that is introduced into the sliding seal simultaneously serves as a purge gas for the space 20 between the fixed supply line 2 and the lance's inner pipe 3. This prevents lime dust from penetrating into the annular space 20. The path of the oxygen is indicated at the arrow 21. Furthermore, a purge gas stream can be introduced immediately into the annular space 20. Under certain conditions, the elastic hose or shaped piece 18 can also lie tightly against the supply line 2 due to its own tendency to narrow and without being pressed using compressed gas. If such pressing is necessary, it can be done by means of any desired gas or by means of a liquid.

På lansen ifølge oppfinnelsen kan det også anordnes midler for å påvise utetthet av glidetetningen. Hertil kan det benyttes en beholder som er anbrakt over tetningen og som opptar eventuelt ut-strømmende oksygen, hvoretter dette gjennom en tynn slangeledning føres til en gassanaylsator. Utetthet kan imidlertid også påvises ved hjelp av en elektrisk opp-varmet tråd som svies over ved en be-stemt oksygenkonsentrasjon. Oksygenet som lekker ut ledes da hensiktsmessig ut i det fri. Til regulering av presstrykket kari det i glidelegemets 5 inn- og utløps-stusser anordnes ventiler 5, som kan være utstyrt med innretninger for fjern- eller automatisk styring. Means can also be arranged on the lance according to the invention to detect leakage of the sliding seal. For this, a container can be used which is placed over the seal and which absorbs any escaping oxygen, after which this is led through a thin hose line to a gas analyzer. However, leakage can also be detected using an electrically heated wire which is welded over at a specific oxygen concentration. The oxygen that leaks out is then suitably led out into the open air. In order to regulate the compression pressure, valves 5 are arranged in the inlet and outlet ports of the sliding body 5, which can be equipped with devices for remote or automatic control.

Blåselansen ifølge oppfinnelsen ut- The blow lance according to the invention out-

merker seg ved en meget enkel og drifts-sikker oppbygning og en betjening som er vidtgående tilpasset det metallurgiske ar-beid. Begge deler er en følge av at den frem til lansens arbeidsområde fast anordnete tilførselsledning for oksygen benyttes som føringselement for lansen og derved erstatter den forstyrrende fleksible slange- eller kuleleddforbindelsen. Lanser av dette slag kan ikke bare som beskrevet benyttes for fersking og behandling av metallsmelter, spesielt jernsmelter med gassformet oksygen eller blandinger av oksygen og faste stoffer, men også f. eks. som keramikkledde skiftlanser benyttes til avsvovling av rujern, f. eks. med nitro-gen-kalkpulver-blandinger, samt i det hele tatt for metallurgisk bearbeiding med gasser av alle slag, alene eller sammen med faste stoffer. is characterized by a very simple and operationally reliable structure and an operation that is widely adapted to metallurgical work. Both parts are a consequence of the fact that the supply line for oxygen, fixed up to the lance's working area, is used as a guide element for the lance and thereby replaces the disruptive flexible hose or ball joint connection. Lances of this type can not only be used as described for freshening and treatment of metal melts, especially iron melts with gaseous oxygen or mixtures of oxygen and solid substances, but also, e.g. as ceramic-coated shift lances are used for desulphurisation of pig iron, e.g. with nitrogen-gen-lime powder mixtures, as well as in general for metallurgical processing with gases of all kinds, alone or together with solid substances.

Claims

1. Lance for blowing in gases, especially gaseous oxygen, or mixtures of gas and solids above or in metal, preferably iron, melts, where the lance consists of a tube, which is fixedly arranged up to the lance's working area and connected to the supply line for the treatment agent , on the free end of which the cooled or refractory-sheathed lance tube, which is provided with a nozzle-like outlet, is guided longitudinally displaceable and sealed by means of a sliding body, characterized by the fact that in the sliding body (5), which acts as a guide and seal, there is a elastic hose or shaped piece (18), threaded onto the supply line (2) which is passed through the sliding body, whereby the ends of the hose or shaped piece (18) are preferably expanded by means of wedge seals and said piece (18) by means of a gas with higher pressure than the lance's blowing pressure, preferably oxygen gas, is brought to the sealing plant against the supply line (2) which passes through the sliding body.

2. Lance as stated in claim 1, characterized in that the gas pressure chamber of the sliding body (5) is connected to the annular space (20) between the lance's central tube (3) and the supply line (2), whereby the gas that emerges from the sliding body (5) is used as purge gas in the annular space (20) when the lance is used for mixtures of gas and solids.