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Blaslanze für einen Herdofen, insbesondere Siemens-Martin-Ofen
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Wie in den Fig. 2-4 dargestellt ist, besteht die Blaslanze 10 aus einem Stahlkörper 20, der aus einem weichen Stahlrohr gebildet ist. Am inneren Ende dieses Stahlkörpers ist eine Kupferleitung 21 mit derselben Bohrung und demselben äusseren Durchmesser mittels eines Ringes 22 befestigt. Das untere Ende 23 des Kupferrohres 21 ist bei 24 unter einem Winkel von etwa 25 gebogen. Es umfasst die Düsenleitung 25 für das Ausblasen des Dampf-Sauerstoff-Gemisches. Die längere Seite des gebogenen Teiles ist etwa 11, 5 cm lang. Am oberen Ende des Stahlkörpers 20 ist ein U-förmig gestaltetes Verbindungsglied 26 befestigt, an dem das zum Heben und Senken des Stahlkörpers dienende Kabel 13 angebracht
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wasser befestigt.
Das Kühlwasser tritt in eine oberhalb einer Zwischenscheibe 29 angeordnete Kammer 28 ein, in welche die offenen oberen Enden von drei Stahlrohren 30 hineinragen, die sich möglichst über die volle Länge der Blaslanze erstrecken. Dieses aus drei Stahlrohren 30 bestehende Bündel umgibt eine zentrale Dampf- und Sauerstoffleitung 31 und befördert Wasser bis in die Nähe einer Abschlussplatte 32 am unteren Ende der Blaslanze. Das Wasser prallt gegen die Platte 32 und übt so die an der Düse erforderliche Kühlwirkung aus, um dann im Raum 33 zwischen den Wänden des Körpers 20 der Blaslanze 10 und der zentralen Dampf- und Sauerstoffleitung 31 zurückzukehren. Wenn das Wasser die Unterseite der Zwischenscheibe 29 erreicht, geht es nach auswärts durch eine Wasserauslassleitung 34.
Die Leitungen 30 sollen zusammen mit der zentralen Dampf- und Sauerstoffleitung 31 in einer äusseren Leitung 20 von kleinstmöglichem Durchmesser untergebracht werden, da hiedurch die Wärmeverluste des
Ofens auf ein Mindestmass herabgesetzt und die Grösse der erforderlichen Öffnung 15 in der Decke 11 verringert werden. Abstandsringe 35, die mit dem Rohr 20 verschweisst sind, halten die Leitungen 30 in richtiger Stellung gegenüber der Leitung 20.
Durch ein Rohr 36 wird der Strahlvorrichtung Dampf zugeführt, der abwärts durch die Mitte der Strahlvorrichtung nach einer Mischstelle 37 geleitet wird, die etwa am Anfang der Kupferleitung 21 liegt.
Der Sauerstoff wird der Strahleinrichtung durch ein Rohr 38 zugeführt und tritt in eine erweiterte, aus Eisen bestehende Kammer 39 ein, bevor er abwärts nach dem Zentrum der Strahleinrichtung in einen ringförmigen Raum 40, der zwischen der Innenfläche des Rohres 38 und dem in demselben angeordneten Dampfrohr 36 sich befindet, fliesst. Der Sauerstoff wird weiter durch diesen Ringraum 40 nach der Mischstelle 37 geführt, wo beide Bestandteile, nämlich Sauerstoff und Dampf, sich in einem verjüngten Eisenrohr 41 mischen, das am Ende der äusseren Sauerstoffzuführungsleitung 38 befestigt ist. Die ausgeblasene Sauerstoff-Dampf-Mischung strömt in die gebogene Kupferdüse 25, die an dem Ende des verjüngten Rohres 41 in dem Kupferrohr 23 befestigt ist.
Von da wird die Sauerstoff-Dampf-Mischung aus dem Ende der Blaslanze in Form eines Strahles ausgeblasen, der auf das Eisen- oder Stahlbad im Ofen 12 gerichtet ist.
Eiserne Distanzrippen 42, welche mit dem inneren Dampfrohr 36 verschweisst sind, halten es in geeignetem Abstand von der Sauerstoffleitung 38, so dass der Ringraum 40 aufrechterhalten wird, durch welchen der Sauerstoff fliesst. Die erweiterte Kammer 39 in der Sauerstoffzuführungsleitung 38 am oberen Ende der Blaslanze ist so angeordnet, dass kein Druckverlust in der Sauerstoffleitung verursacht wird, da der Sauerstoff mit hoher Geschwindigkeit auf die zentrale Dampfleitung 36 auftrifft, die in diese Kammer in Form einer unterhalb des Sauerstoffeintrittes gekrümmten Leitung einmündet. Die erweiterte Kammer 39 verlangsamt den Fluss des Sauerstoffgases nach abwärts, da dasselbe über die gekrümmte Dampfleitung strömt, so dass die Druckverluste verringert werden, die ein solches Strömungshindernis andernfalls verursachen würde.
Ein wesentlicher Vorteil einer solchen Anordnung besteht darin, dass der Sauerstoff, der durch den Ringraum 40, der zwischen der zentralen Dampfleitung 36 und der Innenfläche der Sauerstoffleitung 38 gebildet ist, abwärts geführt wird und in dem Ringraum 40 als Isolator gegenüber der Dampfleitung 36 wirkt, dass also der Wärmeverlust des Dampfes an den Wassermantel, der anderfalls unter Kondensation von Dampf und Druckverlust eintreten würde, auf ein geringstes Mass vermindert wird.
Nahe dem oberen Ende des Düsenkörpers 20 sind ein Paar radial gerichtete Bolzen 43 angeordnet.
Diese Bolzen 43 bestehen aus hochwertigem Stahl und dienen dazu, die Blaslanze zu unterstützen und in der Führungseinrichtung 18 zu halten.
Wenn sich die Blaslanze 10 in ihrer gesenkten Arbeitsstellung gemäss Fig. 1 befindet, wird sie von der Führungsvorrichtung 18, die in Fig. 5 veranschaulicht ist, getragen. Die Führung 18 der Blaslanze besteht aus einem Grundring 44. Von dem Grundring 44 aus ragen vorn stehende, gebogene Rohrstutzen 45 nach aufwärts sowie dahinter befindliche gebogene Rohre 46. Es ist zu bemerken, dass die Rohre 45 und 46 derart gebogen sind, dass die Unterteile derselben Schlitze 47 bilden. Die Schlitze 47 dienen dazu, die Bolzen 43 aufzunehmen, die an der Sauerstoffblasvorrichtung angebracht sind.
Die Rohre 45 und 46 sind mit dem Grundring 44 durch senkrecht stehende Träger 48 verbunden. Die ganze Führungsvorrichtung für die Blaslanze ist aus Stahl gefertigt.
Die Führungsvorrichtung 18 ist auf der Decke des Siemens-Martin-Ofens in einer solchen Weise angeordnet, dass die Achse des Dampf- und Sauerstoffstrahls, der von der Blaslanze ausgeht, parallel zur Längsachse des Ofens verläuft. Da das Stahlbad durch den Dampf-und Sauerstoffstrahl in starke Bewegung versetzt wird, ist es zweckmässig, den Strahl in der Längsachse des Ofens zu richten. Die Stellung der Bolzen 43 in den Schlitzen 47 der Führungen verhindert eine Drehung der Sauerstoffblaseinrichtung während ihres Betriebes.
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Die hohen zurückstehenden Rohre 46 dienen dazu, die verschiedenen Schläuche aufzunehmen, die mit der Blaslanze verbunden sind, um ein Verwickeln der Schläuche in irgendeiner Hilfseinrichtung zu verhindern, die dem Ofen benachbart ist. Gemäss Fig. 1 ist die Wassereinlassleitung 27 mit einem Behälter für Kühlwasser durch einen Schlauch 54 verbunden. Die Wasserauslassleitung 34 ist mit einer Abflussleitung durch einen Schlauch 49 verbunden. Der Dampf tritt durch einen Schlauch 50 ein und der Sauerstoff durch einen Schlauch 51.
Die Führung 18 dient ferner dazu, die Blaslanze über dem Bad zu halten, falls das Tragkabel 13 beschädigt sein sollte. Wenn die Blaslanze in Tätigkeit gesetzt werden soll, ist es zweckmässig, vor ihrer Absenkung den Dampf einzulassen, um etwaige geringe Wasseransammlungen auszutreiben, die in den Leitungen von einem vorhergehenden Betrieb zurückgeblieben sein können. Der Dampf wird alsdann abgesperrt und die Blaslanze in ihre Arbeitsstellung gesenkt, die etwa 10-12 cm über dem Badspiegel liegt, worauf nunmehr die Sauerstoffzuleitung geöffnet wird. Diese Arbeitsweise gewährleistet, dass der erste Anprall des Blasstrahls auf die Oberfläche der Flüssigkeit keine Erstarrung des Metalls im Bereich der Mündung bewirkt, die eine teilweise Verstopfung verursachen könnte.
Nachdem der Sauerstoff einige Sekunden aufgeblasen ist, ist es zweckmässig, das Dampfventil zu öffnen und die Gase zu mischen. Die Zurückziehung der Blaslanze findet in umgekehrter Reihenfolge statt, zuerst wird der Dampf abgesperrt, worauf die Absperrung des Sauerstoffes folgt und die Blaslanze in die Deckenöffnung zurückgezogen wird, wo sie für den nächsten Betriebsvorgang verbleibt.
Wesentlich ist die Art des für den erläuterten Arbeitsvorgang benutzten Dampfes. Es ist zweckmässig, in möglichst hohem Ausmass überhitzten Dampf zu verwenden. Dadurch wird eine Kondensation des Dampfes, die während seines Durchganges durch die Blaslanze stattfinden könnte, auf ein kleinstes Mass herabgesetzt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der zur Mischung mit dem Sauerstoff verwendete überhitzte Dampf eine Temperatur von ungefähr 2900 C und einen Druck von etwa 14 kgfcm2 aufweist.
Zum Betrieb eines 200 t Siemens-Martin-Ofens wird die Durchflussmenge des zugeführten Sauerstoffes
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der1980-2120 m3 pro Stunde Dampf plus Sauerstoff übersteigt diejenige, welche beim Blasen mit Sauerstoff allein benötigt wird, wobei eine entsprechende Oxydation vor sich geht.
Der Dampf erleidet in Berührung mit dem geschmolzenen Eisen oder Stahl eine Dissoziation, wobei er in Wasserstoff und Sauerstoff zerfällt. Der letztere trägt zu der Gesamtoxydationswirkung bei, wenn er in die Reaktionszone gelangt. Es ist anzunehmen, dass annähernd die Hälfte des Dampfvolumens dissoziert wird, so dass reiner Sauerstoff erzeugt wird, der an der Reaktion teilnimmt. Dies bedeutet natürlich eine erhebliche Ersparnis an der erforderlichen Sauerstoffmenge sowie der Kosten.
Der grösste Vorteil der Verwendung einer Dampf-Sauerstoff-Mischung im Vergleich zu reinem Sauerstoff besteht aber darin, dass der aus der Ofenesse entweichende braune Rauch in seiner Dichtheit wesentlich verringert wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Blaslanze für einen Herdofen nach Stammpatent Nr. 203528, insbesondere einen Siemens-MartinOfen, welche aus einem äusseren rohrförmigen Gehäuse von ringförmigem Querschnitt, dessen unteres Ende eine vorzugsweise aus Kupfer bestehende Düse trägt, deren freies Ende gegenüber der Längsachse des äusseren Gehäuses abgewinkelt ist, einem innerhalb desselben zentral angeordneten, der Zuleitung des Frischmittels dienenden weiteren Rohres, welches mit der Wandung des äusseren rohrförmigen Gehäuses abschneidet und durch eine ringförmige Platte zentral gehalten ist, sowie aus einer innerhalb des äusseren Gehäuses angeordneten Kühleinrichtung für die Lanze besteht, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des zentral im äusseren Gehäuse angeordneten inneren Rohres (38) ein weiteres Rohr (36) vorgesehen ist,
welches der Durchleitung eines Verdünnungsgases, vorzugsweise überhitzten Dampfes, dient und welches etwa bei Eintritt in die Düse (21) endet, so dass im unteren Ende des Rohres (38) eine Mischkammer (37) gebildet ist.