DE1902637B2

DE1902637B2 - Sauerstoff-blaslanze fuer in schraeglage rotierende konverter

Info

Publication number: DE1902637B2
Application number: DE19691902637
Authority: DE
Inventors: Georges Paris Decamps
Original assignee: Lorraine de Laminage Continu SA SOLLAC
Current assignee: Sollac SA
Priority date: 1968-01-25
Filing date: 1969-01-20
Publication date: 1973-03-15
Also published as: FR1564580A; LU57675A1; DE1902637C3; DE1902637A1; GB1235657A; BE725942A; US3559623A

Description

Die Erfindung betrifft eine Sauerstoff-Blaslanze für in Schräglage rotierende Konverter, mit einem Zentralrohr für den Haupt-Sauerstoffstrom und mit einem konzentrischen Rohr, welches mit der äußeren Wand des Zen^ralrohrs eine Ringleitung für einen Hilfssauerstoffstrom bildet, der mit Abstand vom Kopfende der Lanze über schraubenförmige Kanäle in den Haupt-Sauerstoffstrom mündet.

Zum Frischen von Roheisen zu Stahl in rotierenden Konvertern, wie es z. B. in »Stahl und Kisen«, 1957, S. 1308 bis 1310, oder der französischen Patentschrift 190 971 beschrieben ist, benutzt man im allgemeinen eine einfache zylindrische Sauerstoff-Blaslanzc, weiche in einer bestimmten Schräglage angeordnet wird und den Sauerstoff, der einen Druck von etwa 1 bis 3 kp/cm² hat, in die Schmelze bläst. Wenn der Sauerstoff beim Auftreffen auf die Schmelze eine bestimmte Geschwindigkeit hat, dringt ein Teil davon in die Schmelze ein und frischt diese, und zwar unter Verbrennung von Kohlenstoff zu CO. Ein anderer Teil des Sauerstoff-Strahles verbrennt im Raum oberhalb der Schmelze das CO zu CO₂ und verbessert dadurch die Wärmebilanz des Verfahrens. Beim Sauerstofffrischen in rotierenden Konvertern wird also ein bestimmtes Verhältnis angestrebt zwischendem Sauerstoffanteil, der in das Schmelzbad eindringt, und demjenigen Anteil, der oberhalb der Schmelze verbleibt. Bei anderen bekannten Sauerstoffa ι. blasverfahren dagegen, ist man bestrebt, den Sauerstoffstrahl vollständig in die Schmelze eindringen zu lassen und arbei et deshalb mit wesentlich höheren Sauerstoffdrücken von 4 bis 12 kp/cm²; die Oxydation des CO zu CO₂ erfolgt dabei außerhalb des Ofens oder Konverters und trägt deshalb zur Wärmebilanz des Verfahrens nichts bei.

Beim Sauerstofffrischen in rotierenden Konverlern ist man zur Frhöhung der Ausbringung daran interessiert, den Sauerstoffdurchsatz zu erhöhen. Dies ist

so z. B. möglich durch eine Verringerung des Neigungswinkels zwischen der Blaslanze und der Oberfläche der Schmelze, wobei das gewünschte Verhältnis von in die Schmelze eindringendem Sauerstoff und oberhalb der Schmelze bleibendem Sauerstoff erhalten bleibt. Indessen k;>nn der Sauerstoffdurchsatz auf diese Weise nur bis zu einem bestimmten Wert erhöht werden, denn bei einer Lanzenneigung von kleiner als 21 treten Sauerstoffverluste und ein zu schneller Verschleiß der Ofenauskleidung auf.

Aus der französischen Patentschrift 1 237 740 ist eine Lanze für ein Sauerstoffaufblasverfahren bekannt, das mit Drücken von 4 bis 12 kp cm² arbeiiet und bei den. mit dem Sauerstoffstrom Kalkteilchen in den Konverter eingeblasen werden; dabei erfolgt das Einblasen direkt von oben, damit die Strahlspitze möglichst tief in das Eiad eindringt jnd viel Sauerstoff in die Schmelze gelangt.

Bei dieser Lanze ist um ein Zentrairohr herum eine Ringleitung gebildet, die über einen Ringspalt in das Zentralrohr mündet und die Aufgabe hat, durch den aus dem Ringspalt austretenden Hilfs-Sauerstoffstrom den Hauptstrom im Zentralrohr einzuschnüren und dadurch das Geschwindigkeilsverhältnis von Kalkteüchen und Sauerstoffstrom zu beeinflussen, wobei ersichtlich eine Verwirbelung nicht beabsichtigt ist. Der austretende Sauerstoffstrom hat also bei dieser Lanze eine sehr kräftige Strahlspife, dnngt daher tief in das Bed ein und ist aus diesem Grunde für das Sauerstofffrischen in rotierenden Konvertern nicht geeignet, da der in die Schmelze eingebrachte Sauerstoffanteil hierbei zu hoch wäre.

Zu dieser bekannten Lanze sind verschiedene zusätzliche Konstruktionen bekanntgeworden. So zeigt die zweite Zusatzpatent«chrift 87 776 zur französischen Patentschnf! 1237 740 ebenfalls eine Lanze zum Einblasen eines Sauerstoff-Kalk-Gcmischs von oben nach unten, wobei die Sauerstoffstrahlspilze tief in das Bad eindringen soll. Bei der Konstruktion nach dieser Zusatzpatentschrift soll der Hilfs-Sauerstoffstrom in der Lanze abgelenkt und in den Hauptstrom eingeleitet werden, um diesen einzuschnüren und die Teile der Randzone des Hauptstrahls in tangentialer Richtung abzulenken. Hierzu dienen Kanäle, welche tangential zu einem Rotationshyperboloid verlaufen. Der zwisehen diesen K :r.älen und dem Kopf der Lanze liegende Abschnitt ist entsprechend der Lehre des erwähnten Hauptpatents kurz ausgebildet, nämlich so, daß eine ausreichende Kühlung gewährleistet ist. — Auch bei

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dieser bekannten Lanze erhält man also eine sehr strahl über seinen gesamten Querschnitt zusätzlich zu

kräftige Strahlspitze des austretenden Sauerstoff- seiner Axialbewegung einen Drall erfährt und der so

Stroms, die diese Lanze für das Sauerstofffrischen in verwirbelte Strahl an der Mündung kegelförmig zer-

rotierenden Konvertern ungeeignet macht. sprüht, ohne eine ausgeprägte Strahlspitze zu bilden.

Eine weitere Fortbildung der Lanze nach der zuvor 5 Auf diese Weise wird der gewünschte erhöhte Sauererwähnten französischen Patentschrift 1 237 740 ist be- stoffdurchsatz beim Frischen in rotierenden Konverkannt aus der belgischen Patentschrift 655 852. Auch tern ermöglicht.

diese Lanze ist für das Sauerstoff-Kalkstaub-Aufblas- In den Zeichnungen ist ein vorteilhaftes Ausführungsverfahren bestimmt und soll eine größere Breiten- beispiel des erfindungsgemäßen Strahlrohres behanstreuung des Strahls ermöglichen. Auch hier tritt ein io delt. Es zeigt

Hilfs-Sauerstoffstrom in der Lanze über einen Ring- F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine

spalt in den Hauptstrahl ein.. Ferner sind schrauben- erfindungsgemäße Sauerstoff-Blaslanze und

linienförmige Kanäle vorgesehen, welche dem Hilfs- F i g. 2 einen schematischen, vergrößerten Längs-

Sauerstoffstrom eine tangentiale Komponente ver- schnitt durch den Teil der Blaslanze mit den schrauben-

ieihen, die zur Einschnürung des Hauptstrahls dient. 15 förmigen Kanälen, wohei diese in aufgebrochener An-

Eine Verwirbelungskammer ist auch bei der Lanze nach sieht dargestellt sind.

dieser belgischen Patentschrift nicht vorgesehen; viel- Die Blaslanze hat einen zylindrischen, doppelwandi-

mehr mündet der Hilfs-Sarerstoffstrom über einen sehr gen Mantel 1, welch' einen Kühlkreislauf bildet,

schmalen Ringspalt in den Haup'strorp ein. Auch der hei 2 an eine nichi dargestellte Kühlmittelquelle

bei dieser bekannten Konstruktion hat also der austre- 20 und bei 3 an einen nicht dargestellten Rüekgewinnimgs-

tende Sauerstoffstrom eine sehr kräftige Strahlspitze, behälter angeschlossen ist. Sie hat ferner ein Zentral-

die tief in das Bad eindringt, so daß auch diese Lanze rohr 4, welches die Hauptsauerstoffleitung bildet und

a'is den bereits erläuterten CJ runden für das Sauerstoff· an seinem hinteren Ende 5 an eine unter Druck stehende

^f. ischcn in rotierenden Konvertern ungeeignet ist. Sauerstoffquelle angeschlossen ist und welches an

Nach einem nicht zum Stand der Technik gehören- 25 seinem vorderen Ende 6, ins Freie mündet. Ferner hat

den Vorschlag (deutsche Patentschrift 1458 865) ist sie ein konzentrisches Rohr 7, welches zwischen dem

bei einer Lanze mit einem im Sauerstoffstrom angeord- Mantel 1 und dem Zentra!iohr4 angeordnet ist und

neten, im Betrieb hin- und hei bewegten Leiikörper mit zwischen seiner inneren Wand und der äußeren Wand

schraubenförmig gewundenen Durchlässen im Ab- des Zentralrohres 4 eine Ringleitung 8 begrenzt, welche

stand vom Leitköiperan der Düsenmündung eine Ein- 30 eine Hilfs-Sauerstoffleitung bildet, die an ihrem hinte-

schnürung in Form eines Wulstes vorzusehen, damit -ren Ende 9 an eine unter Druck stehende Sauerstoff-

der austretende Strahl Glockenform annimmt. Bei quelle angeschlossen ist.

einer solchen Anordnung tritt aber im Sauerstoffstrahl Wie man es genauer in F i g. 2 erkennt, ist das

immer noch eine sehr kräftige Strahlspitze auf, welche Zentralrohr 4 in zwei Abschnitte Aa und Ab unterteilt,

von dem an der Düsenmündung angeordneten Wulst 35 von denen der vordere Abschnitt Aa eine Länge hat,

nicht zerstört werden kann, und diese Strahlspitze die ganz erheblich größer ist als der 1 >> ichmesser des

dringt tief in das Bad ein, weshalb auch eine solche Zentralrohres 4 und wenigstens dem \urfachen, \or-

Konstruktion für eine Erhöhung des Durchsatzes beim zugsweise dem Fünf- bis Zehnfacl en. von dessen

Sauerstofffrischen in rotierenden Konvertern ungeeignet Durchmesser gleich ist. An seinem linieren Ende ist ist. 40 der vordere Abschnitt 4a des Zeniraln Ires4 an dem

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine konzentrischen Rohr 7 unter Vermittlung einer zylin-

Lanze für das Sauerstof/frischen in rotieienden Kon- drischen Verbindungsmuffe 10 befestigt, welche nahe

vertern zu schaffen, mit der unter Einhaltung des ihrem vorderen Ende eine Ringschulter 11 hat, deren

eingangs erwähnten Verhältnisses zwischen Sauerstoff innerer Durchmesser demjenigen des Rohres Aa und in der Schmelze und Sauerstoff über der Schmelze der 45 deren äußerer Durchmesser demjenigen des konzen-

Sauerstoffdurchsatz verbessert werden kann, und zwar trischen Rohres 7 gleicht,

ohne einen frühzeitigen Verschleiß des Strahlrohrendes, Der hintere Abschnitt Ab des Zenlralrohres 4, wel-

Erfindungsgemäß wird dies bei einer eingangs er- eher im Innern des konzentrischen Rohres 7 und der

wähnten Sauerstoff-Blaslanze dadurch erreicht, diß Verbindungsmuffe 10 angeordnet ist, weist an seinem der Abstand zwischen der Mündung der schrauben- 50 vorderen Ende schraubenförmige Kanäle 12 auf, die

förmig ausgebildeten Führungskanüle h den Haupt- von cfen Nuten 13, einer Gewindemuffe 14 und der

Sauerstoffstrom und dem Kopfende der Lanze minde- inneren Wand der Verbindungsmuffe IO abgegrenzt

stcns das Vierfache des Durchmessers des Zentral- werden. Diese Kanäle 12 erstrecken sich über etwa den

rohrs beträgt und daß an der Mündung des Hilfs- ganzen Querschnitt des Ringraumes zwischen der Sauerstoffstromes eine Verwirbelungskammer vorge- 55 Muffe 10 und der inneren Wand deshinterenAbschnitts

sehen ist, die eine ringförmige Erweiterung des Zentral· 4b des Zentralrohres 4. Am hinteren Lnde stehen diese

rohres darstellt. Die aus den schraubenförmig ausge- schraubenförmigen Kanäle 12 mit dem Ringraum, d.h.

bildeten Führungskanäicn in die Verwirbelungskam- mit der Ringleitung 8, in Verbindung, während ihr vor-

mer einströmenden Sauerstoffstrahlen werden unter deres Ende in den vorderen Abschnitt Aa des Zentral-Beibehaltung ihrer Drehbewegung um die Lanzenachse ⁶° rohres 4 unter Vermittlung einer Verwirbelungskam-

radial nach innen gedrückt und vermischen sich mit mer 15 mündet, die durch die Ringschulter 11, einen

dem Haupt Sauerstoffstrom über dessen gesamten zylindrischen Teil der Muffe 10 und die Vorderwand

Querschnitt. Die einzelnen Randstrahlen werden dabei der Gewindemuffe 14 abgegrenzt ist. Diese Kammer 15

vom Hauptstrom zur Mündung mitgenommen und steht einerseits mit dem hinteren Abschnitt 4b des versetzen den Haupistrom in eine Drehbewegung. 65 Zentralrohres 4 über die Zentralbohrung der Muffe 14,

Durch die Länge des vorderen Zentralrohrabschnitts deren Durchmesser demjenigen des Rohres 4 gleich ist,

(zwischen der Verwirbelungskammer und dem Kopf- und zum anderen mit dem vorderen Abschnitt Aa über

ende der Lanze) wird sichergestellt, daß der Haupt- eine öffnung 16, die durch die Schulter U abgegrenzt

ist, in Verbindung. Die Vcrwirbelungskammer 15 besitzt einen Durchmesser, der gleich dem inneren Durchmesser des konzentrischen Rohres 7 und der Muffe 10 ist, und eine axiale Ausdehnung, die wenigstens gleich der radialen Weite der schraubenförmigen Kanäle 12 ist.

Mit einer erfindungsgemäßen Blaslanze, deren Zentralrohr 4 einen Durchmesser von 162 mm aufweist und deren Kammer 15 sich im Abstand von 1300 mm vom Kopf der Lanze befindet, hat man einen Sauerstoffdurchsatz von 560 Nm³/min erreichen können, was f olgendenSauerstoffauf treffström ungsgesch windigkeiten Vu für gegebene theoretische Abstände D₁ zwischen dem Ende der Blaslanze und der Schmelzcnoberfläche und die Neigungswinkel \ zwischen der Blaslanze und der Horizontalen entspricht.

V₁ in m/sec	/)/ in in	λ ι iti Grnd
53,0 39,7 39,8 31,5	ungefähr 0,2 1,2 0,4 bis 0,5 1,4	24 24 19 19

Dank der Windung ist es nicht nur möglich, den Saucrstoffdurchsatz beträchtlich zu erhöhen und folglich die Dauer des riischvorgangcs zu verkürzen, sondern gleichfalls das Verhältnis zwischen dem in die Schmelze eintretenden Saucrstoffantcil und demjenigen Anteil, der im freien Raum des in Schräglage rotierenden Konverters verbleibt und welcher zur Verbrennung des aus der Schmelze austretenden CO dient, derart zu verbessern, daß es praktisch kein CO mehr gibt, welches durch den Schornstein entweicht. Die vorliegende Erfindung leistet also auch einen bedeiilcndci Beitrag im Kampf gegen die Umweltverschmutzung Der Sauerstoffstrahl, welcher aus der Blaslanze aus

tritt, ist mehr oder weniger in Form eines Konus vcr breilert, je nach der Größe der Saucrstoffinenge, dii aus der HMfs-Sauerstoffleitung 8, d. h. aus den sch rau benförmigen Kanälen 12 kommt und in der Verwirbc lungskammer 15 mit demSauersloffdcsHauptslromcs' vermischt wird. Es ist besonders wichtig, daß die Längi

ίο des vorderen Abschnitts 4a des Zcntralrohrcs 4 wenig stcns gleich dem Vierfachen des Durchmessers des Zen iralrohrcs 4 ist, weil der Sauerstoffstrom, dessen ttirbii lenlc Strömung soeben in der Verwirbclungskammer If durch die tangentialen. aus den Kanälen 12 austreten den Strahlen merklich gestiegen ist, in diesemTeil einen/ beträchtlichen Druckvcrlust unterliegt. Trotz eines sein hohen Sauerstoffdurchsalzcs ist folglich der Druck de; Strahles am Ausgang der crlindungsgemäßen Blaslanze relativ niedrig.

Man hat festgestellt, daß sehr zufriedenstellende Resultate bezüglich der Haltbarkeit der Lanze und insbesondere der Gewindemuffe 14, der Erhöhung des Saucrstoffdurchsalzcs, der Verwirklichung eines konischen Saucrstoffslrahlcs, der Verringerung der Auftreffgcschwiadigkeit, der wirksamen Kühlung der schraubenförmigen Kanäle usw. erzielt werden können, wenn die Länge des vorderen Abschnitts 4a des Zenirairohres4 das hunt- bis Zehnfache des Durchmessers des Zentralrohres 4 beträgt. MiteincrBlaslanzc, deren Verwirbclungskammer 15 sich in einem Abstand von der Mündung befindet, der dein Achtfachen des Durchmessers des Zentralrohres 4a gleich ist, hat man, ohne daß die Blaslanze Vcrschleißspuren aufgewiesen hätte, mehr als 4500 Stahlchargcn vcrarbeiten können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

I 902 637 Patentansprüche:

1. Sauerstoff-Blaslanze für in Schräglage rotierende Konverter, mit einem Zentralrohr für den Haupt-Sauerstoffstrom und mit einem konzentrischen Rohr, welches mit der äußeren Wand des Zentralrohrs eine Ringleitung für einen Hilfs-Sauerstoffstrom bildet, der mit Abstand vom Kopfende der Lanze über schraubenförmige Kanäle in den Haupt-Sauerstoffstrom mündet, d adurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Mündung der schraubenförmig ausgebildeten Führungskanäle (12) in den Haupt-Sauerstoffstrom und dem Kopfende der Lanze mindestens das Vierfache des Durchmessers des Zenir-lrohrs (4) beträgt und daß an der Mündung des Hilfs-Sauerstolfstromes eine Verwirbelungskammer (15) vorgesehen ist, die eire ringförmige Erweiterung des Zentralrohres (4) darstellt.

2. Blaslanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand /wischen der Mündung der schraubenförmig ausgebildeten Führungskanäle (H) in den Haupt-Sauerstoffstrom und dem Kopfende der Lanze das Fünf- bis Zehnfache des Durchmessers des Zentralrohres (4) beträgt.

3. Blaslanze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der sich zwischen dem Kopfende der Lanze und der Verw^;rbelungskammer(15) erstreckende Abschnitt (4u) des Zentralrohrs (4) mit dem konzentrischen Rohr (7) mittels einer Verbindungsmuffe (10) fest verbunden ist, deren vor der Mündung der schraubenförmigen Kanäle (12) liegende Ringschulter (11) die Verwirbelungskammer(lS) in Längsrichtung begrenzt.

4. Blaslanze nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Verwirbelungskammer (15) gleich demjenigen des konzentrischen Rohres (7) und ihre axiale Ausdehnung mindestens gleich der radialen Weite der schraubenförmigen Kanäle (12) ist.