DE2855903C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Blaslanze zum Einbringen gasförmiger Stoffe in Schmelzbäder, mit einer wider­ standsfähigen, gasgekühlten Ummantelung zumindest im Eintauchbereich, bestehend aus in Achsrichtung der Blaslanze aneinander stoßenden Einzelabschnitten, die über eine Lanzenspitze an einem innenliegenden Trag­ körper gehalten sind und mit diesem einen an eine Gas­ zuführeinrichtung angeschlossenen Zwischenraum umgren­ zen.

Schmelzbädern, die sich im Elektroofen oder in anderen metallurgischen Gefäßen befinden, müssen während der ablaufenden Reaktionsprozesse zur Erzielung des ge­ wünschten Ergebnisses gasförmige und/oder feste Stoffe zugeführt werden. Insbesondere gasförmige Stoffe werden mittels Blaslanzen eingeleitet, die aus einfachen Stahlrohren bestehen und demzufolge beim Eintauchen in das Schmelzbad abbrennen. Die bekannten Blaslanzen - die zur Verminderung des Abbrandes ggf. mit einer widerstandsfähigen Ummantelung versehen sind - müssen daher fortlaufend in Richtung auf das Schmelzbad nach­ geführt werden, damit die zuzuführenden Stoffe aus­ reichend tief in dieses eingebracht werden.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 26 59 735 ist eine Blaslanze der eingangs erwähnten Gattung mit einem nach außen hin geschlossenen Zwischenraum bekannt, in den über eine Speiseleitung Kühlgas eingeleitet wird; dieses verläßt den Zwischenraum durch Austrittsöff­ nungen, die oberhalb der abgedichteten Ummantelung angeordnet sind. Um die Einleitung von Entschwefe­ lungsmitteln zu ermöglichen, ist die bekannte Blas­ lanze mit einem den Zwischenraum durchdringenden Blasrohr ausgestattet, dessen Austrittsöffnung in der Lanzenspitze liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Blas­ lanze zu entwickeln, die eine erhöhte Standzeit auf­ weist sowie durch verbesserte Art und Weise der Stoffzufuhr deren Wirksamkeit erhöht.

Die gestellte Aufgabe wird bei einer Blaslanze der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß die Einzelabschnitte der Ummantelung und die Lanzenspitze porös sind und daß durch sie die gasförmigen Stoffe aus dem Zwischenraum an die Lanzenoberfläche abführ­ bar sind. Das den Zwischenraum während des Blasbe­ triebs ausfüllende Gas tritt durch die porösen Be­ standteile und die poröse Lanzenspitze hindurch an der Oberfläche der Blaslanze aus und versetzt das um­ gebende Schmelzbad in eine turbulente Bewegung, wel­ che eine bessere Durchmischung mit dem zugeführten Gas zur Folge hat und somit eine kürzere Behandlungs­ zeit erforderlich macht. Die austretenden Gase schüt­ zen darüber hinaus die Blaslanze im Eintauchbereich, wodurch ihre Standzeit verlängert wird.

Bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegen­ standes weisen zusätzlich zumindest eines der Merk­ male der Ansprüche 2 bis 8 auf.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes (Anspruch 3) sind die Einzelabschnitte in der Weise ausgebildet, daß der Durchtrittswiderstand - in Richtung auf die Lanzen­ spitze gesehen - von Einzelabschnitt zu Einzelab­ schnitt und vom letzten Einzelabschnitt zur Lanzen­ spitze abnimmt.

Da der statische Druck - der auf einen in einer Flüs­ sigkeit befindlichen Körper einwirkt - von der Ein­ tauchtiefe des Körpers abhängt, muß dafür Sorge ge­ tragen werden, daß der einzuleitende gasförmige Stoff auch im unteren Bereich der Blaslanze, d. h. im Bereich der Lanzenspitze, im gleichen Umfang in die Schmelze eingebracht wird wie in den höher liegenden Bereichen einer Blaslanze. Die durch die Eintauchtiefe bedingte Druckdifferenz wird nach der Erfindung da­ durch ausgeglichen, daß die Druckverluste, die beim Durchtritt des gasförmigen Stoffes durch die porösen Einzelabschnitte entstehen, im Bereich der Lanzen­ spitze kleiner sind als in den darüberliegenden Be­ reichen. Die erforderliche Abstufung der Druckver­ luste kann insbesondere dadurch herbeigeführt wer­ den, daß die Einzelabschnitte und die Lanzenspitze entweder eine unterschiedlich große Porösität (Anspruch 4) oder - bei gleichbleibender Porösität - unterschiedliche geometrische Abmessungen, insbe­ sondere eine unterschiedliche Wandstärke, aufweisen (Anspruch 5).

Die unterschiedliche Wandstärke kann insbesondere auch dadurch verwirklicht sein, daß die Einzelabschnitte aus einer unterschiedlichen Anzahl ineinandergesetzter Einzelteile bestehen.

Um neben gasförmigen Stoffen gleichzeitig feste Stoffe in das Schmelzbad einführen zu können, ist in dem rohrförmig ausgebildeten Tragkörper ein Blasrohr angeordnet, dessen Austrittsöffnung in der Lanzen­ spitze liegt (Anspruch 8).

Der Erfindungsgegenstand wird nachfolgend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungs­ beispiele im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Blas­ lanze, deren Ummantelung im we­ sentlichen aus gleichartigen Zy­ linderkörpern besteht und

Fig. 2 eine Ansicht einer Blaslanze, deren Ummantelung aus Zylinder­ körpern mit zur Lanzenspitze hin abnehmendem Außendurchmesser be­ steht.

Die Blaslanze (Fig. 1) weist als wesentliche Bestand­ teile ein als Tragkörper dienendes Tragrohr 1, eine Ummantelung 2 mit fünf im wesentlichen gleichartigen Einzelabschnitten 3 und einen die Lanzenspitze bil­ denden unteren Einzelabschnitt 4 sowie ein zentrisch angeordnetes Blasrohr 5 auf, welches durch die Lanzen­ spitze 4 hindurchgeführt ist und dessen Austrittsöff­ nung 5′ in der Lanzenspitze liegt.

Das Blasrohr 5 weist an seinem oberen Ende einen An­ schlußflansch 6 auf, über den es an eine (nicht dar­ gestellte) Versorgungsleitung zum Zuführen fester Stoffe - beispielsweise Kohlenstaub oder Aluminium - anschließbar ist. Die festen Stoffe gelangen ver­ mischt mit einem Trägergas durch das innenliegende Blasrohr 5 in das (nicht dargestellte) Schmelzbad, welches die Ummantelung 2 zumindest auf einem Teil ihrer Länge umgibt.

Die Einzelabschnitte 3 und die Lanzenspitze 4 um­ grenzen gemeinsam mit einem Zuführrohr 7 einen Zwischenraum 8, dessen Innenwand durch das Tragrohr 1 gebildet ist. Das Zuführrohr 7 ist über einen An­ schlußflansch 7′ an eine Gaszuführeinrichtung an­ schließbar; es ist in dem Bereich oberhalb des An­ schlußflansches dicht mit dem Tragrohr 1 verbunden und liegt dicht zumindest an dem oberen Einzelab­ schnitt 3 der Ummantelung 2 an.

Der untenliegende Endabschnitt 1′ des Tragrohrs 1 ist mit der Lanzenspitze 4 - vorzugsweise über eine geeignete Verzahnung - verbunden.

Die in Achsrichtung der Blaslanze nebeneinanderlie­ genden Einzelabschnitte 3 und die Lanzenspitze 4 sind auf ihren Stirnflächen vorteilhaft mit geeigneten Dicht- und Zentrierflächen 3′ bzw. 4′ ausgestattet. Die Ein­ zelabschnitte 3 und 4 bilden sogenannte Spülsteine, d. h. sie bestehen aus porösem, widerstandsfähigem Werkstoff, durch den der im Zwischenraum 8 befindliche gasför­ mige Stoff in Richtung der Pfeile 10 nach außen drin­ gen kann.

Um sicherzustellen, daß der gasförmige Stoff sowohl im oberen als auch im unteren Eintauchbereich der Blaslanze in gleichem Umfang in das umgebende Schmelz­ bad eingebracht wird, weisen die Einzelabschnitte 3 und 4 - in Richtung der Pfeile 9 auf die Lanzenspitze 4 gesehen - von Einzelabschnitt zu Einzelabschnitt eine zunehmende Porösität auf: Der beim Durchtritt des gasförmigen Stoffes durch die Einzelabschnitte entstehende Druckverlust wird also in der genannten Richtung von Einzelabschnitt zu Einzelabschnitt immer geringer. Zweckmäßigerweise ist die Porösität der Einzelabschnitte 3 und 4 so bemessen, daß die im Ein­ tauchbereich der Blaslanze auftretende Druckdifferenz zumindest im wesentlichen ausgeglichen wird. Durch den an der Oberfläche der Blaslanze, d. h. an den Außenflächen der Einzelabschnitte 3 und 4 austreten­ den gasförmigen Stoff wird das Schmelzbad in eine turbulente Bewegung versetzt, welche zu einer beson­ ders guten Durchmischung mit dem gasförmigen Stoff führt. Der austretende Stoff drängt darüber hinaus das Schmelzbad von der Oberfläche der Einzelabschnit­ te 3 und 4 zurück und vermindert dadurch dessen Ver­ schleißwirkung.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform stimmt hinsichtlich der Ausbildung und Anordnung der Teile 1 und 4 bis 8 mit derjenigen gemäß Fig. 1 überein. Im Gegensatz zu der bereits beschriebenen Ausführungs­ form besteht die Ummantelung - abgesehen von der Lan­ zenspitze 4 - aus Zylinderkörpern 11 bis 15, die je­ weils den gleichen Innendurchmesser, jedoch - vom An­ schlußflansch 6 her in Richtung auf die Lanzenspitze 4 gesehen - einen von Zylinderkörper zu Zylinderkör­ per abnehmenden Außendurchmesser aufweisen; der Außen­ durchmesser des oberen Zylinderkörpers 11 ist also größer als derjenige des sich anschließenden Zylinder­ körpers 12 und der Außendurchmesser des Zylinderkör­ pers 15 größer als derjenige der sich anschließenden Lanzenspitze 4; sämtliche Zylinderkörper und die Lan­ zenspitze weisen die gleiche Porösität auf.

Die Abstufung des Außendurchmessers der Ummantelung 2 in Richtung auf die Lanzenspitze hat zur Folge, daß der beim Durchtritt durch die Einzelabschnitte ent­ stehende Druckverlust in der angegebenen Richtung ab­ nimmt und demzufolge insoweit ein Ausgleich für den mit der Eintauchtiefe im Schmelzbad zunehmenden sta­ tischen Druck vorhanden ist.

In Abänderung der beiden im einzelnen beschriebenen Ausführungsformen kann die im Eintauchbereich der Blaslanze angeordnete Ummantelung 2 vorzugsweise auch aus Einzelabschnitten bestehen, die - von den An­ schlußflanschen 6 und 7′ her in Richtung auf die Lan­ zenspitze 4 gesehen - gleichzeitig einen abnehmenden Außendurchmesser und eine zunehmende Porösität auf­ weisen.

Die Zylinderkörper 11 bis 15 (Fig. 2) können auch durch Ineinanderfügen einer unterschiedlichen Anzahl von Einzelringen gebildet sein, wobei der Zylinder­ körper mit dem größeren Außendurchmesser jeweils auch Einzelringe enthält, aus denen der benachbarte Ring­ körper mit kleinerem Außendurchmesser gebildet ist. Die Einzelabschnitte 11 bis 15 und die Lanzenspitze 4 (Fig. 2) können vorzugsweise in der Weise geformt sein, daß - bedingt durch eine geeignete Verminderung ihrer Wandstärke in Richtung auf die Lanzenspitze 4 - eine stetige Abnahme des bereits beschriebenen Druck­ verlustes auftritt.

Die Einzelabschnitte der Ummantelung 2 können insbe­ sondere aus Spülsteinen auf der Rohstoffbasis Sinter­ mullit, Zirkonsilikat, Magnesit, Schamotte oder Bauxit bestehen, die bei Gießpfannen - vor allem Stahlgießpfannen oder Roheisenpfannen - zur Anwendung kommen. Die Gesamtporösität der betreffenden Spülsteine liegt vorzugsweise etwa zwischen 20 und 30%; die Gasdurchlässigkeit beträgt für Spülsteine auf der Rohstoffbasis Sintermullit, Zirkonsilikat und Ma­ gnesit etwa 400 bis 150 nano-Perm, für Spülsteine auf der Rohstoffbasis Schamotte und Bauxit etwa 70 bis 10 nano-Perm.

Falls also die Ummantelung von Einzelabschnitt zu Einzelabschnitt eine unterschiedliche Porösität auf­ weisen soll, kann erforderlichenfalls auf an sich be­ kannte Spülsteine mit den erwähnten unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften zurückgegriffen werden.

Claims (8)

1. Blaslanze zum Einbringen gasförmiger Stoffe in Schmelz­ bäder, mit einer widerstandsfähigen, gasgekühlten Um­ mantelung zumindest im Eintauchbereich, bestehend aus in Achsrichtung der Blaslanze aneinander stoßenden Einzel­ abschnitten, die über eine Lanzenspitze an einem innen­ liegenden Tragkörper gehalten sind und mit diesem einen an eine Gaszuführeinrichtung angeschlossenen Zwischen­ raum umgrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ zelabschnitte (3 bzw. 11 bis 15) und die Lanzenspitze (4) porös sind, und daß durch sie die gasförmigen Stoffe aus dem Zwischenraum (8) an die Lanzenoberfläche abführ­ bar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Lanzenspitze (4) abgewandte Endab­ schnitt des Zwischenraums (8) durch ein Zuführrohr (7) gebildet ist, welches in die Ummantelung (2) hinein­ ragt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelabschnitte (3 bzw. 11 bis 15) und die Lanzenspitze (4) in der Weise ausge­ bildet sind, daß der Durchtrittswiderstand - in Rich­ tung auf die Lanzenspitze (4) gesehen - von Einzelab­ schnitt zu Einzelabschnitt und vom letzten Einzelab­ schnitt zur Lanzenspitze abnimmt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Porösität der Einzelabschnitte (3) und der Lanzenspitze (4) in Richtung auf diese zunimmt und daß die Einzelabschnitte (3) zumindest hinsichtlich ihres Innen- und Außendurchmessers übereinstim­ men.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelabschnitte (11 bis 15) und die Lanzen­ spitze (4) bei gleichbleibender Porösität in Rich­ tung auf die Lanzenspitze unterschiedliche geometri­ sche Abmessungen aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelabschnitte (11 bis 15) und die Lanzen­ spitze (4) eine in Richtung auf diese abnehmende Wandstärke aufweisen und - abgesehen von der Lanzen­ spitze - als Zylinderkörper ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelabschnitte (11 bis 15) einen überein­ stimmenden Innendurchmesser aufweisen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß in dem rohrförmig ausge­ bildeten Tragkörper (1) ein Blasrohr (5) angeordnet ist, dessen Austrittsöffnung (5′) in der Lanzen­ spitze (4) liegt.