AT389710B

AT389710B - Blaslanze

Info

Publication number: AT389710B
Application number: AT0104488A
Authority: AT
Inventors: Manfred Eysn; Ernest Dr Dipl Ing Fuhrmann; Hans Dipl Ing Grabner; Ernst Hoellwarth; Hellmuth Smejkal
Original assignee: Voest Alpine Ind Anlagen
Priority date: 1988-04-25
Filing date: 1988-04-25
Publication date: 1990-01-25
Also published as: CA1306607C; KR890016188A; DE58901450D1; CN1037545A; ES2033142T3; JPH01312023A; EP0340207B1; ATA104488A; RU1813101C; CN1012738B; EP0340207A1; US4951928A; GR3005171T3; KR970003638B1

Description

Nr. 389710

Die Erfindung betrifft eine Blaslanze zur Behandlung von metallurgischen Schmelzen, mit einem Lanzenkqpf, in dem mehrere zu einer Badoberfläche der Schmelze gerichtete eine Stimplatte des Lanzenkopfes durchsetzende Expansionsdüsen vorgesehen sind, die von mindestens einem Lanzenkanal ausgehen, wobei der mindestens eine Lanzenkanal von einem Zulauf· und einem Rücklaufkanal für ein Kühlmedium peripher umgeben ist und der 5 Zulauf- und Rücklaufkanal voneinander von einem oberhalb der Stimplatte angeordneten Strömungslenkstück getrennt sind, welches Strömungslenkstück von mindestens einem den Zulauf- mit dem Rücklaufkanal verbindenden Verbindungskanal für das Kühlmedium durchsetzt ist

Bei Blaslanzen dieser Art (DE-C · 27 12 745), die sich für verschiedene metallurgische Verfahren, wie z. B. das LD-, LDAC-Verfahren, in der Praxis gut bewährt haben, ist die Stimplatte erheblichen thermischen 10 Belastungen, die von der Stahlschmelze herrühren, ausgesetzt Es kann bei unzureichender Kühlung der Stimplatte zu einem vorzeitigen Verschleiß durch Abtragen von Material kommen, wodurch Leckagen an der Stimplatte entstehen können.

Man hat daher nach Lösungen gesucht die Kühlung der thermisch hoch beanspruchten Stimplatte zu verbessern. So ist beispielsweise gemäß der DE-C - 27 12 745 zur Verbesserung der Kühlung ein 15 Strömungslenkstück zwischen dem Zulauf- und dem Rücklaufkanal vorgesehen, das so ausgebildet ist daß ein gleichbleibender Durchflußquerschnitt bei zunehmender Verengung zwischen den benachbarten Expansionsdüsen in horizontaler Ebene durch proportionale Vergrößerung des Durchflußquerschnittes in vertikaler Ebene gegeben ist Hierdurch soll eine gleichmäßig hohe Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels an der Stimplatte sichergestellt werden. 20 Eine problematische Stelle ist jedoch nach wie vor das Zentrum der Stimplatte, bei welchem auch bei dieser bekannten Lösung nur eine relativ geringe Kühlmittelströmungsgeschwindigkeit herrscht. Es kann daher im Zentrum der Stimplatte zu Dampfblasenbildungen kommen, wodurch wiederum Leckagen entstehen können.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, eine Blaslanze zu schaffen, bei der auch eine hinreichende Kühlung des Zentralbereiches der Stimplatte 25 sichergestellt ist, so daß die Stimplatte keine Schwachstelle mehr darstellt und die Lebensdauer der Blaslanze wesentlich erhöht ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zusätzlich zu dem mindestens einen Verbindungskanal mindestens ein Kühlmittelsekundärkanal vorgesehen ist der unter Abzweigung eines Teilstromes des dem Verbindungskanal zulaufenden Kühlmittels diesen Teilstrom in eine von der 30 Strömungsrichtung im Verbindungskanal abweichende Strömungsrichtung ableitet und dessen Mündung direkt gegen das Zentrum der Stimplatte gerichtet ist

Besonders günstige Strömungsverhältnisse stellen sich ein, wenn die Strömungsachse des Austrittsquerschnittes der Mündung des Kühlmittelsekundärkanales im Winkel zur Strömungsachse der im Verbindungskanal an der Mündung herrschenden Strömung des Kühlmittels steht. 35 Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Kühlmittelsekundärkanal bzw. -kanäle radialasymmetrisch zum Zentrum des Querschnittes des Lanzenkopfes gerichtet ist (sind).

Die asymmetrische Zuleitung eines Kühlmittelteilstromes bewirkt eine intensive Verwirbelung der an der Stirn herrschenden Strömung, so daß Bereiche mit wesentlich reduzierter Kühlmittelströmungsgeschwindigkeit, 40 wie sie sich bei bekannten symmetrischen Strömungsverhältniss einstellen, vermieden werden.

Eine leicht herzustellende Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Kühlmittelsekundärkanal innerhalb des Verbindungskanales angeordnet ist.

Eine besonders starke Strömung läßt sich im Zentralbereich der Stimplatte dadurch erzielen, daß der mindestens eine Kühlmittelsekundärkanal einen geschlossenen Querschnitt sowie einen sich von seinem Anfang 45 bis zu seinem Ende verkleinernden Innenquerschnitt aufweist.

Eine konstruktiv einfache Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Kühlmittelsekundärkanal einen nach einer Seite offenen Querschnitt aufweist.

Eine Ausführungsform, bei der eine Wirbelbildung an der Stimplatte vermieden wird und trotzdem eine hohe Kühlmittelströmungsgeschwindigkeit an der gesamten Stimplatte und insbesondere in deren Zentrum 50 sichergestellt ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß vom Zulaufkanal ausgehend mindestens eine Bohrung durch einen den mindestens einen Lanzenkanal unten begrenzenden Bodenteil von der Seite her bis zu dessen Zentrum durchsetzt und in eine den Bodenteil weiter vertikal durchsetzende Bohrung übergeht und diese Bohrungen den Kühlmittelsekundärkanal bilden, wobei vorteilhaft an die vertikale Bohrung eine nahe bis zum Zentrum der Stimplatte reichende allseits geschlossene Kanalverlängerung angesetzt ist. 55 Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Blaslanze nach einer ersten Ausführungsform zeigt Fig. 2 ist ein Schnitt der Linie (Π-Π) der Fig. 1. In den Fig. 3, 4 und 5 sind weitere Ausführungsformen in zu Fig. 1 analoger Darstellung gezeigt 60 Eine Blaslanze (1) zum Sauerstoffaufblasen auf eine Oberfläche einer z. B. in einem Konverter befindlichen Schmelze weist einen wassergekühlten Außenmantel (2) auf, der von drei konzentrisch angeordneten Rohren (3), (4), (5) gebildet ist Durch das Innenrohr (3) wird ein zentraler Lanzenkanal (6) gebildet durch den Sauerstoff - 2 -

Nr. 389710 zum Lanzenkopf (7) zugeführt wird. Der Lanzenkanal (6) ist an seinem unteren Ende durch einen Bodenteil (8) verschlossen. Durch diesen Bodenteil (8) führen Gasdurchtrittsöffnungen (9), deren Achsen (10) zueinander divergierend angeordnet sind, nach außen und sind, wie nachfolgend noch erläutert, durch die den Lanzenkopf (7) schmelzenseitig begrenzende Stimplatte (11) hindurchgeführt. 5 Die Stimplatte (11) ist am Außenmantelrohr (5) angeschweißt und weist nach innen gerichtete Rohrstutzen (12) auf, die an die Gasdurchtrittsöffnungen (9) des Bodenteiles (8) fluchtend anschließen. Die Gasdurchtrittsöffnungen (9) bilden zusammen mit dem sich nach außen im Querschnitt erweiternden Innenraum (13) der Rohrstutzen (12) die Expansionsdüsen (14).

Wie aus Fig. 2 »sichtlich ist, sind vier solche Expansionsdüsen (14) vorgesehen. Ihre Anordnung ist radial 10 symmetrisch getroffen.

An das mittlere Rohr (4) ist endseitig ein zwischen Bodenteil (8) und der Stimplatte (11) liegendes Strömungslenkstück (15) angeschweißt, welches einen zentralen Durchlaß (16) aufweist und mit diesem gemeinsam mit dem Bodenteil (8) und der Stimplatte (11) einen den Zulauf- (17) und den Rücklaufkanal (18), die von den Rohren (3), (4) bzw. von den Rohren (4), (5) gebildet werden, verbindenden Verbindungskanal 15 (19) bildet Das Kühlmedium wird durch Zulaufkanal (17) dem Verbindungskanal (19) zugeführt, in diesem unter Durchtritt durch den zentralen Durchlaß (16) gegen die Stimplatte (11) umgelenkt Danach strömt es entlang der Stimplatte (11) radial nach außen in Richtung zum Rücklaufkanal (18). Die Rohrstutzen (12) der Stimplatte (11) ragen mit seitlichem Spiel durch das Strömungslenkstück (15), so daß auch eine Kühlung dieser Rohrstutzen (12) sichergestellt ist 20 Zwischen den Rohren (3), (4), (5) sind jeweils Distanzstücke (20), (21) eingesetzt, um die gegenseitige Lage der Rohre und damit den Strömungsquerschnitt des Zulauf- (17) und Rücklaufkanales (18) sicherzustellen. Zum Ausgleich von Längsdehnungen ist das zentrale Rohr (3) von zwei Rohrteilen (3*) und (3") gebildet, wobei der untere, an den Bodenteil (8) angeschweißte Rohrteil (3") in den nach oben ragenden Rohrteil (3') hineinragt und zwischen den Rohrteilen Dichtungen (22) vorgesehen sind. 25 Gemäß der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform sind zwei radial asymmetrisch angeordnete, d. h. in nur einer Hälfte des Querschnittes liegende (vgl. Fig. 2) Kühlmittelsekundärkanale (23) vorgesehen, die jeweils von einem allseits geschlossenen Rohr (24) gebildet sind. Jeder Kühlmittelsekundärkanal (23) geht vom Zulaufkanal (17) aus und dient zur Abzweigung eines Teilstromes des zulaufenden Kühlmittels. Jeder Teilstrom wird mit Hilfe der Kühlmittelsekundärkanäle (23) in eine von der Strömungsrichtung im Verbindungskanal (19) 30 abweichenden Strömungsrichtung geleitet Die Mündung (25) jedes Kühlmittelsekundärkanales (23) ist direkt gegen das Blaslanzeninnere ragende Erhebung büdende Zentram Stimplatte (11) gerichtet

Die Strömungsachse (27) des Austrittsquerschnittes der Mündung (25) jedes Kühlmittelsekundärkanales (23) steht im Winkel zur Strömungsachse (28) der im Verbindungskanal der Mündung (25) des Kühlmittelsekundärkanales (23) herrschenden Strömung. Die Kühlmittelsekundarkanäle (23) bewirken, daß die 35 im Verbindungskanal (19) ohne Kühlmittelsekundarkanäle (23) herrschende radial symmetrische Strömung verwirbelt wird und eine radial asymmetrische Strömung entsteht die im Zentrum der Stimplatte eine Kühlmittelströmung mit hinreichend großer Geschwindigkeit sicherstellt und das im besonderen Maß gefährdete Zentrum (26) der Stimplatte (11) ausreichend kühlt.

Gemäß der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist ein Kühlmittelsekundärkanal (23) von einer im 40 Querschnitt U-förmigen, geradlinig verlaufenden Rinne (29) gebildet, deren Mündung ebenfalls gegen das Zentrum (26) der Stimplatte (11) gerichtet ist.

Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform weist einen Kühlmittelsekundärkanal (23) auf, der ähnlich wie der in Fig. 1 dargestellte Kühlmittelsekundärkanal (23) aus einem allseits geschlossenen Rohrstück (30) gebildet ist Dieses Rohrstück weist ebenso wie die in Fig. 1 dargestellte Variante einen sich von seinem Anfang 45 bis zu seinem Ende, d. h. in Strömungsrichtung, verkleinernden Innenquerschnitt auf, wodurch ein hinsichtlich seiner Strömungsgeschwindigkeit besonders effektiver Teilstrom gegen das Zentrum (26) der Stimplatte (11) gerichtet wird.

Gemäß der in Fig. 5 dargestellten Variante sind am Beginn des Verbindungskanales (19) Auffangbleche (31) eingesetzt, an die jeweils eine Bohrung (32), die zum Zentrum des Bodenteiles (8) leitet, anschließL Es können 50 ein oder mehrere gleichmäßig verteilt angeordnete Auffangblech vorgesehen sein. An die ins Zentrum führenden Bohrungen schließt eine weitere, genau in der Achse (33) der Blaslanze liegende Bohrung (34) an, durch die die über die Auffangbleche abgeleiteten Teilströme des Kühlmittels gegen das Zentrum (26) der Stimplatte (11) geleitet werden. An diese Bohrung (34) schließt zweckmäßig ein in Richtung der Achse (33) angeordnetes Rohrstück (35) an, wodurch der aus diesem austretende abgezweigte Kühlmittelstrom, ohne von der Strömung 55 im Verbindungskanal (19) beeinflußt zu werden, bis nahe an das Zentrum (26) der Stimplatte (11) geführt werden kann. - 3 - 60

Claims

5 Nr. 389710 PATENTANSPRÜCHE 10 1. Blaslanze zur Behandlung von metallurgischen Schmelzen, mit einem Lanzenkopf, in dem mehrere zu einer Badoberfläche der Schmelze gerichtete und eine Stimplatte des Lanzenkopfes durchsetzende Expansionsdüsen 15 vorgesehen sind, die von mindestens einem Lanzenkanal ausgehen, wobei der mindestens eine Lanzenkanal von einem Zulauf- und einem Rücklaufkanal für ein Kühlmedium peripher umgeben ist und der Zulauf- und Rücklaufkanal voneinander von einem oberhalb der Stimplatte angeordneten Strömungslenkstück getrennt sind, welches Strömungslenkstück von mindestens einem den Zulauf- mit dem Rücklaufkanal verbindenden Verbindungskanal für das Kühlmedium durchsetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem 20 mindestens einen Verbindungskanal (19) mindestens ein Kühlmittelsekundärkanal (23) vorgesehen ist, der unter Abzweigung eines Teilstromes des dem Verbindungskanal (19) zulaufenden Kühlmittels diesen Teilstrom in eine von der Strömungsrichtung im Verbindungskanal (19) abweichende Strömungsrichtung ableitet und dessen Mündung (25) direkt gegen das Zentrum (26) der Stimplatte (11) gerichtet ist
2. Blaslanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsachse (27) des Austrittsquerschnittes der Mündung (25) des Kühlmittelsekundärkanales (23) im Winkel zur Strömungsachse (28) der im Verbindungskanal (19) an der Mündung (25) herrschenden Strömung des Kühlmittels steht (Fig. 1 bis 4).
3. Blaslanze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Kühlmittelsekundärkanal (23) bzw. -kanäle (23) radialasymmetrisch zum Zentrum (26) des Querschnittes des Lanzenkopfes (7) gerichtet ist (sind) (Fig. 1 bis 4).
4. Blaslanze nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens 35 eine Kühlmittelsekundärkanal (23) innerhalb des Verbindungskanales (19) angeordnet ist (Fig. 1 bis 4).
5. Blaslanze nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Kühlmittelsekundärkanal einen geschlossenen Querschnitt sowie einen sich von seinem Anfang bis zu seinem Ende verkleinernden Innenquerschnitt auf weist (Fig. 1,4). 40
6. Blaslanze nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Kühlmittelsekundärkanal (23) einen nach einer Seite offenen Querschnitt aufweist (Fig. 3).
7. Blaslanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Zulaufkanal (17) ausgehend mindestens 45 eine Bohrung (32) durch einen den mindestens einen Lanzenkanal (6) unten begrenzenden Bodenteil (8) von der Seite her bis zu dessen Zentrum durchsetzt und in eine den Bodenteil (8) weiter vertikal durchsetzende Bohrung (34) übergeht und diese Bohrungen (32,34) den Kühlmittelsekundärkanal (23) bilden (Fig. 5).
8. Blaslanze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an die vertikale Bohrung (34) eine nahe bis 50 zum Zentrum (26) der Stimplatte (11) reichende allseits geschlossene Kanalverlängerung (35) angesetzt ist (Fig. 5). Hiezu 3 Blatt Zeichnungen - 4 - 55