DE2437644A1

DE2437644A1 - Sauerstofflanze fuer konverter

Info

Publication number: DE2437644A1
Application number: DE2437644A
Authority: DE
Inventors: Giovanni Maria Prof Carlomagno; Antonio Cecere; Bruno Costa; Nicola Muni; Luigi Prof Napolitano
Original assignee: Italsider SpA
Current assignee: Italsider SpA
Priority date: 1973-08-08
Filing date: 1974-08-05
Publication date: 1975-03-13
Also published as: FR2240293B1; GB1470190A; JPS5729531B2; JPS5072804A; US3957258A; NL180235C; NL7410692A; IT997285B; DE2437644B2; FR2240293A1; BE818567A; DE2437644C3; DE7426603U

Description

PATENTANWÄLTE Dr.-lng. Wolff

Dipl.-Chem. Dr. Brandes Dr.-lng. Held
Dipl.-Phys. Wolff

7 Stuttgart 1, Lange Straße 51

Tel. (07 11) 29 6310 u. 29 72 95

Telex 07 22312 (patwod)

Telegrammadresse:

tlx 07 22312 wolff Stuttgart

Postscheckkonto Stuttgart 7211 BLZ 600100 70
Deutsche Bank AG, 14/266 30 BLZ 600 700 70

Bürozeit: 8-12 Uhr, 13-16.30 Uhr außer samstags

30. Juli 19 74

Unsere Ref.: 124 402/84 09rdi

ITALSIDER S.p.A., Genua / Italien

Sauerstofflanze für Konverter

ι· λ λα ι * t η η r\ η ' Telefonische Auskünfte und

0 9 O I 1 /0700 AuftrSge sind nur nach schriftlicher

Bestätigung verbindlich

Die Erfindung betrifft eine Sauerstofflanze für Konverter zum Einblasen von Sauerstoff in ein Schlacken enthaltendes flüssiges Metallbad, mit mindestens einer Düse für den Sauerstoffaustritt, welche einen sich verengenden, gegen eine Einschnürung konvergierenden Abschnitt und einen sich erweiternden, von der Einschnürung aus divergierenden Abschnitt aufweist. Solche Lanzen dienen insbesondere zum Windfrischen von Roheisen. Dabei muß der Sauterstoffdurchfluß und die Art der Zufuhr zweckmäßig bestimmt .werden, denn die metallurgischen Resultate der Konversion sind z.B. von der Stückzahl und der Form der Düsen abhängig, durch die sich die Gasstrahlen bilden, welche auf das Metallbad treffen und mit diesem zusammenwirken. Es ist daher erforderlich, die Form der die Sauerstoffstrahlen bildenden Düsen unter dem Gesichtspunkt der Strömungslehre sorgfältig zu untersuchen. Der eigentliche Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine verbesserte Lanzenkopfdüse, die eine Uberschallströmung erzeugt, unter besonderer Berücksichtigung der Effekte dieser Sauerstoffstrahlen bei ihrem Zusammenwirken mit dem Metallbad.

Die erstrebten metallurgischen Effekte sind insbesondere: hoher Wert der Eisenkonversion, gute Verteilung des Sauerstoffs in Schlacke und Bad, hoher Wirkungsgrad des Sauerstoffs, Vermeidung des Verspratzens von Metall und Schlacke, Wiederholbarkeit der Resultate, Stabilität derselben auch bei verschiedenen geometrischen Verhältnissen des Konverters oder im Falle von Verschleiß des Düsenendteils.

Die Sauerstofflanze nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der divergierende Abschnitt der Düse im wesentlichen konkav und deren Einschnürung konvex geformt ist und nicht, wie bisher üblich, beides stumpfkegelig.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lanze ist die Profillinie des divergierenden, konkaven Abschnittes der Düse^elnen einzigen Kurvenast zweiter Ordnung gebildet. Bei der Kurve kann es sich z.B. um eine Parabel oder einen Kreisbogen handeln, wobei natürlich die Konkavität stets gegen die Düsenachse gerichtet ist.

50981 1/0700

Die Profillinie des divergierenden konkaven Abschnittes kann aber statt dessen auch aus mehreren mittels z.B. gerader Verbindungsstücke miteinander verbundenen Kurvenästen zusammengesetzt sein und auch Knickstellen aufweisen.

Es ist möglich, daß an der Austrittsöffnung der Düse die Tangente an die Profillinie einen Winkel mit der Düsenachse einschließt oder aber, daß an der Austrittsöffnung der Düse die Tangente an die Profillinie parallel zur Düsenachse verläuft.

Gegenstand, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden ferner durch die folgende Beschreibung und anhand der beiliegenden Zeichnung von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei die Fig. 1 Axialschnitte der zwei erfindungsgemäßen Düsen der beiden Ausführungsformen darstellt. Es werden hier zunächst folgende charakteristische, axialsymmetrische oder nicht axialsymmetrische Abschnitte oder Zonen einer einen Fluidstrahl bildenden Düse definiert, und zwar: der konvergierende Abschnitt 1 ist der erste Düsenteil, der sich vom Anfang bis zur Einschnürung oder Kehle 2 erstreckt; die Einschnürung 2 ist der Düsenteil im Bereich des engsten Düsenquerschnitts 6 und sie erstreckt sich sowohl vor wie hinter dem Düsenquerschnitt 6 in einer Länge, die ein Zehntel des hydraulischen Durchmessers D des Düsenquerschnitts 6 beträgt. Diese Einschnürung 2 ist durch eine zylinderförmige Oberfläche gebildet und die Länge der entsprechenden Zone schließt die Länge der zylinderformigen Oberfläche und die davor und dahinter liegenden Strecken O,XD ein; der divergierende Abschnitt 3 ist der übrige Düsenteil, d.h. der Teil von der Einschnürung 2 bis zur Austrittsöffnung.4, eventuell mit Ausnahme einer Strecke 5, die sich von der Austrittsöffnung 4 über eine Länge von einem Zehntel des hydraulischen Durchmessers D der Einschnürung 2 ins Innere erstreckt. Schließlich wird bei einer axialsymmetrischen Düse als Profil des Längsschnitts oder kurz als Düsenprofil die Profillinie 7 bezeichnet, die sich als Schnittkurve der Innenfläche der Düse (in Kontakt mit der in der Düse strömenden Flüssigkeit)und einer Halbebene ergibt, die ihren Ursprung auf der Symmetrieachse der Düse hat,

509811/070 0'

Nach diesen allgemeinen Definitionen anhand der Zeichnung folgt die Erläuterung der erfindungsgemäßen Düsen.

Wie aus Fig. 1 und auch aus Fig. 2 ersichtlich, hat der divergierende Abschnitt 3 bzw. 3¹ der Düse nicht die übliche Kegelstumpf form, sondern ist im wesentlichen, anschließend an einen anfänglich konvexen Unterabschnitt innerhalb der Zone der Einschnürung 2 bzw. 2', wo die Expansion der Fluidströmung beginnt, konkav.

Die Profillinie 7 des divergierenden Düsenabschnittes 3 bzw. 3' ist aus dem Ast einer einzigen parabolischen Kurve gebildet.

In jedem Fall wird die so erhaltene Profillinie

7 in ihrer Gesamtheit nach der konvexen Zone im Bereich der Einschnürung eine konkave Form aufweisen müssen, d.h. eine Forir, die dem'Strahl ein Expandieren erlaubt und gleichzeitig dessen radiale Komponente beim Düsenaustritt einschränkt. Am Ende der Düse, genauer des divergierenden Düsenabschnittes 3¹ bzw. 3_;kann die Tangente an die Profillinie 7¹ bzw. 7 parallel zur Düsenachse verlaufen, wie das Fig. 2 zeigt, wo der Winkel B ein rechter Winkel ist, bzw. radial nach außen in Richtung eines zweckmäßig gewählten Winkels A divergieren. In diesem Fall gilt A + 90°>B.

Laborbefunde und metallurgische Analysen haben gezeigt, daß die herkömmlichen Lavaldüsen nicht ausreichen, um Strahlen zu erzeugen, die den jeweiligen Bedingungen entsprechend wirkungsvoll sind.

Es wurde außerdem festgestellt, daß der durch den Betrieb entstehende Verschleiß des Düsenendes sehr nachteilig wirkt. Die erfindungsgemäßen Düsen ermöglichen dagegen eine gute Umwandlung der inneren Energie des Sauerstoffs in kinetische Energie, Verminderung der Dissipationserscheinungen, Verringerung der radialen Geschwindigkeitskomponenten im Austrittsabschnitt, Verbesserung des Zusammenwirkens der Strahlen und des Metallbades und geringere Abhängigkeit der Strahlenbeschaffenheit vom Verschleiß des Düsenendes.

509811/0700

Solche Eigenschaften und eine richtige Auswahl der Düsenzahl und des jeweiligen Sauerstoffförderdrucks haben zu sehr befriedigenden metallurgischen Ergebnissen geführt.

509811/0700

Claims

ANSPRÜCHE

1) Sauerstofflanze für Konverter zum Einblasen von Sauerstoff in ein Schlacken enthaltendes flüssiges Metallbad, mit mindestens einer Düse für den Sauerstoffaustritt, welche einen sich verengenden, gegen eine Einschnürung konvergierenden Abschnitt und einen sich erweiternden, von der Einschnürung aus divergierenden Abschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der divergierende Abschnitt (3; 3¹) -der Düse im wesentlichen konkav und deren Einschnürung (2; 2¹) konvex geformt ist.

2) Lanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profillinie (7; 7') des divergierenden, konkaven Abschnittes (3; 3¹) der Düse durch einen einzigen Kurvenast zweiter Ordnung gebildet ist. ,

3) Lanze nach Anspruch' 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profillinie des divergierenden, konkaven Abschnittes der Düse aus mehreren Kurvenästen zusammengesetzt ist.

4) Lanze nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Austrittsöffnung (4) der Düse die Tangente an die Profillinie (7) einen Winkel (A) mit der Düsenachse einschließt.

5) Lanze nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Austrittsöffnung (4¹) der Düse die Tangente an die Profillinie (7·) parallel zur Düsenachse verläuft.

509811/0700