DE4112836A1 - Gas jet assembly - has solid inner with outer spiral channel and concentric channelled grooves for consistent gas mixtures - Google Patents
Gas jet assembly - has solid inner with outer spiral channel and concentric channelled grooves for consistent gas mixturesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Mehrstoffdüse zum Einblasen von gasförmigen Medien in metallhaltige Schmelzen, bestehend aus mehreren konzentrisch umeinander angeordneten Düsenrohren, wobei ein Düsenrohr mit einer Drallvorrichtung ausgebildet ist.The invention relates to a multi-component nozzle for blowing in gaseous media in metal-containing melts, consisting of several concentrically arranged around each other Nozzle tubes, a nozzle tube with a swirl device is trained.
Bei manchen metallurgischen Prozessen der Eisen- und NE-Metallurgie werden gasförmige Medien und evtl. auch feinkörnige und flüssige Medien durch sogenannte Unterbad-Düsen in ein Metall- oder Schlackenbad eingeblasen. Die Unterbad-Düsen sind entweder im Boden oder in der Seite des Reaktors angeordnet. In manchen Fällen werden Medien eingeblasen, die beim Verlassen der Düsenspitze in der Schmelze miteinander reagieren sollen. Für eine gute Reaktion ist eine schnelle und intensive Vermischung dieser Medien erforderlich.In some metallurgical processes of iron and Non-ferrous metallurgy becomes gaseous media and possibly also fine-grained and liquid media through so-called Under bath jets in a metal or slag bath blown in. The under bath nozzles are either in the floor or placed in the side of the reactor. In some cases media is blown in when leaving the Nozzle tip should react with each other in the melt. For a good response is a quick and intense one Mixing of these media required.
Beispielsweise ist in der EP-PS 3853 das QSL-Verfahren zur direkten Gewinnung von Blei aus sulfidischen Erzen beschrieben, bei dem in der Oxidations- sowie in der Reduktionszone des Reaktors sauerstoffhaltige Gase und Schutzgas für die Düsen durch Mehrstoffdüsen in die Schmelze eingeblasen werden. In der Reduktionszone wird außerdem ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel durch die Mehrstoffdüsen in die Schmelze eingeblasen. Das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel bildet mit dem sauerstoffhaltigen Gas das Reduktionsgas, das die Reduktion in der Schlackenschicht der Reduktionszone bewirkt. Zur Erzielung einer guten Reduktionswirkung in der Schlackenschicht ist eine schnelle, intensive und gezielte Mischung des kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels mit dem sauerstoffhaltigen Gas nach Verlassen der Düsenspitze erforderlich. Diese Mischung muß auch beim Abbrand der Düsenspitze erhalten bleiben.For example, in EP-PS 3853 the QSL method is used direct extraction of lead from sulfidic ores described, in which in the oxidation and in the Reduction zone of the reactor oxygenous gases and Shielding gas for the nozzles through multi-component nozzles in the Melt be blown. In the reduction zone also a carbonaceous reducing agent through the Blown multi-component nozzles into the melt. The carbonaceous reducing agent forms with the oxygen-containing gas the reducing gas that the reduction in the slag layer of the reduction zone. To Achievement of a good reduction effect in the Slag layer is a fast, intense and targeted Mixture of the carbonaceous reducing agent with the oxygen-containing gas after leaving the nozzle tip required. This mixture must also burn up The tip of the nozzle is retained.
Aus der DE-OS 28 19 587 ist eine Mehrstofflanze für NE-Metallschmelzen bekannt, die aus drei konzentrisch umeinander angeordneten Rohren besteht, wobei in dem ringförmigen Raum zwischen äußerem und mittlerem Rohr ein schraubenförmiger Verwirbel-Einsatz angeordnet ist. Durch das Zentralrohr wird Brennstoff, durch den ringförmigen Raum zwischen mittlerem Rohr und zentralem Rohr wird Zuschlagstoff und durch den ringförmigen Raum zwischen äußerem und mittlerem Rohr wird sauerstoffhaltiges Gas eingeblasen. Vorzugsweise endet das zentrale und mittlere Rohr mit Abstand zum Austrittsende des äußeren Rohres, so daß sich vom Ende des zentralen und mittleren Rohres bis zum Ende des äußeren Rohres ein freier Raum bildet, in dem eine Vermischung der Medien erfolgt. Das Austrittsende der Lanze wird zunächst mit geschmolzener Schlacke in Kontakt gebracht, Gas durch die Lanze geblasen, das Austrittsende mit erstarrter Schlacke ummantelt und anschließend das derart ummantelte Ende in das metallurgische Bad eingetaucht. In dem freien Raum tritt zwar eine Durchmischung der Medien vor dem Eintritt in die Schmelze ein, jedoch ist eine Verwendung dieser Ausgestaltung für Unterbad-Düsen nicht möglich.From DE-OS 28 19 587 is a multi-substance lance for Non-ferrous metal melts known to consist of three concentric pipes arranged around each other, in which annular space between the outer and middle tube helical vortex insert is arranged. By the central tube becomes fuel, through the annular Space between the middle tube and the central tube Aggregate and through the annular space between outer and middle pipe becomes oxygen-containing gas blown in. Preferably the central and middle ends Pipe at a distance from the outlet end of the outer pipe, see above that from the end of the central and middle pipe to at the end of the outer tube forms a free space in which the media are mixed. The exit end of the The lance is initially in contact with molten slag brought, gas blown through the lance, the exit end coated with solidified slag and then that end thus encased in the metallurgical bath immersed. One occurs in the free space Mix the media before entering the melt one, however, is a use of this configuration for Underbath jets not possible.
Aus der AT-PS 3 15 216 ist eine Mehrstoffdüse zum Frischen von Roheisen bekannt, bei der zwei Rohre konzentrisch umeinander angeordnet sind, wobei in dem ringförmigen Raum zwischen den beiden Rohren ein Drahtwendel, achsparallele Rippen oder ein poröser Werkstoff angeordnet ist. Das durch diesen ringförmigen Raum strömende Mantel-bzw. Kühlgas soll den aus dem inneren Rohr strömenden Sauerstoffstrahl dicht und gleichmäßig umschließen, d. h. eine Vermischung wird zunächst vermieden.AT-PS 3 15 216 is a multi-component nozzle for freshening up known from pig iron, in which two pipes are concentric are arranged around each other, being in the annular space a wire helix between the two tubes, axially parallel Ribs or a porous material is arranged. That through this annular space flowing jacket or. Cooling gas should the oxygen jet flowing out of the inner tube is tight and enclose evenly, d. H. an intermingling will initially avoided.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mehrstoffdüse zu schaffen, die eine schnelle, intensive und gezielte Vermischung der eingeblasenen Medien bewirkt und diese auch beim Abbrand der Düsenspitze in der Schmelze aufrechterhält.The invention has for its object a To create multi-component nozzle that is fast, intense and targeted mixing of the blown media causes and this also when the nozzle tip burns off in the melt maintained.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei der eingangs beschriebenen Mehrstoffdüse erfindungsgemäß dadurch, daß das innere Düsenrohr (1) aus einem massiven Rundprofil besteht und auf der Außenseite schraubenförmig eingearbeitete Kanäle (2) mit einer Steigung gegenüber der Düsenachse von 15 bis 60° enthält, um das innere Düsenrohr (1) ein oder mehrere ringförmige Düsenrohre (3, 4) mit massiver Innenseite und auf der Außenseite eingearbeiten Kanälen (5, 6) angeordnet sind, oder das innere Düsenrohr (1) mit massiver Außenseite ausgebildet ist und das anschließende ringförmige Düsenrohr (3) mit auf der Innenseite eingearbeiteten schraubenförmigen Kanälen und mit auf der Außenseite eingearbeiten Kanälen (5) ausgebildet ist, und um das äußerste Düsenrohr (4) ein ringförmiges Außenrohr (7) mit massiver Innenseite angeordnet ist.This object is achieved according to the invention in the multi-component nozzle described at the outset in that the inner nozzle tube ( 1 ) consists of a solid round profile and on the outside contains helically incorporated channels ( 2 ) with a gradient relative to the nozzle axis of 15 to 60 °, so that inner nozzle tube ( 1 ) one or more ring-shaped nozzle tubes ( 3 , 4 ) with a solid inside and channels ( 5 , 6 ) incorporated on the outside are arranged, or the inner nozzle tube ( 1 ) is designed with a solid outside and the subsequent annular nozzle tube ( 3 ) with helical channels incorporated on the inside and channels ( 5 ) machined on the outside, and an annular outer tube ( 7 ) with a solid inside is arranged around the outermost nozzle tube ( 4 ).
Die schraubenförmigen Kanäle können im Hinblick auf die Vermischung der Medien grundsätzlich auf der Außenseite des inneren Düsenrohres oder auf der Innenseite des anschließenden ringförmigen Düsenrohres angeordnet sein. Zweckmäßigerweise werden sie jedoch auf der Außenseite des inneren Düsenrohres angeordnet, da die Einarbeitung auf der Innenseite des ringförmigen Düsenrohres infolge des geringen Durchmessers sehr aufwendig ist.The helical channels can with regard to the Mixing of the media basically on the outside of the inner nozzle tube or on the inside of the subsequent annular nozzle tube may be arranged. Conveniently, however, they are on the outside of the inner nozzle tube arranged because the incorporation on the Inside of the annular nozzle tube due to the small diameter is very expensive.
Wenn die Mehrstoffdüse als Zweistoffdüse ausgebildet ist, besteht sie aus dem inneren Düsenrohr, einem ringförmigen Düsenrohr und dem ringförmigen Außenrohr. Wenn sie als Dreistoffdüse ausgebildet ist, enthält sie zwei ringförmige Düsenrohre. Die Kanäle werden in die jeweilige Außenseite des inneren Düsenrohres und der ringförmigen Düsenrohre eingefräst und können jede beliebige Form haben. Im allgemeinen haben sie eine eckige oder rechteckige Form. Der Außendurchmesser des inneren Düsenrohres, der Innen- und Außendurchmesser der ringförmigen Düsenrohre sowie der Innendurchmesser des Außenrohres werden so aufeinander abgestimmt, daß sich die Rohre gerade noch ineinanderschieben lassen. Im allgemeinen wird durch die Kanäle des inneren Düsenrohres das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel, z. B. Erdgas, und durch die Kanäle des anschließenden ringförmigen Düsenrohres das sauerstoffhaltige Gas, z. B. technisch reiner Sauerstoff, eingeblasen. Bei Dreistoffdüsen wird durch das äußere ringförmige Düsenrohr im allgemeinen ein inertes oder brennbares Gas als Kühlgas eingeblasen, z. B. Stickstoff oder Erdgas. Die Kanäle werden in einem solchen Abstand voneinander und so angeordnet, daß sich immer in kurzem Abstand von der Düsenspitze eine volle oder teilweise Überdeckung von benachbarten Strahlen der Medien ergibt. Zweckmäßigerweise wird nur eine bestimmte Länge der Mehrstoffdüse in der vorstehend beschriebenen Form als Verschleißteil ausgebildet. Dieser Verschleißteil wird mit dem restlichen Zuleitungsteil der Düse verschweißt. Der Zuleitungsteil hat keine Kanäle in den Rohren sondern besteht aus glatten Rohren, die zwischen sich ringförmige Räume freilassen, die in die Kanäle münden.If the multi-component nozzle is designed as a two-component nozzle, it consists of the inner nozzle tube, an annular one Nozzle tube and the annular outer tube. If as Three-substance nozzle is formed, it contains two annular Nozzle pipes. The channels are in the respective outside of the inner nozzle tube and the annular nozzle tubes milled and can have any shape. in the generally they have an angular or rectangular shape. The outer diameter of the inner nozzle tube, the inner and outer diameter of the annular nozzle tubes and the The inner diameter of the outer tube are thus one on the other voted that the pipes just barely slide into each other. Generally, the Channels of the inner nozzle tube containing carbon Reducing agents, e.g. B. natural gas, and through the channels of subsequent annular nozzle tube that oxygen-containing gas, e.g. B. technically pure oxygen, blown in. With three-component nozzles, the outer annular nozzle tube is generally an inert or combustible gas is injected as cooling gas, e.g. B. nitrogen or natural gas. The channels are at such a distance from each other and arranged in such a way that always in short Distance from the nozzle tip a full or partial Coverage of adjacent media rays results. Expediently, only a certain length of the Multi-component nozzle in the form described above as Wear part trained. This wearing part comes with welded to the rest of the supply part of the nozzle. The Supply part has no channels in the pipes but consists of smooth tubes that are ring-shaped between themselves Leave spaces that flow into the canals.
Durch die schraubenförmige Ausgestaltung der Kanäle des inneren Düsenrohres oder des anschließenden ringförmigen Düsenrohres auf der Innenseite mit der angegebenen Steigung wird erreicht, daß sich die Sauerstoffstrahlen und die Brennstoffstrahlen in unmittelbarer Nähe der Düsenmündung unter einem für die Vermischung günstigen Winkel treffen. Due to the helical design of the channels inner nozzle tube or the subsequent annular Nozzle tube on the inside with the specified slope is achieved that the oxygen jets and the Fuel jets in the immediate vicinity of the nozzle mouth meet at an angle that is favorable for mixing.
Dieser Zustand bleibt auch beim Abbrand der Düsenspitze erhalten.This condition remains even if the nozzle tip burns down receive.
Eine Ausgestaltung besteht darin, daß die Kanäle (5, 6) eines oder mehrerer der ringförmigen Düsenrohre (3, 4) achsparallel ausgebildet sind. Dadurch wird bei geringerem Aufwand für die Einarbeitung der Kanäle in die ringförmigen Düsenrohre bereits eine gute Vermischung erzielt.One embodiment consists in that the channels ( 5 , 6 ) of one or more of the annular nozzle tubes ( 3 , 4 ) are axially parallel. As a result, good mixing is already achieved with less effort for the incorporation of the channels into the annular nozzle tubes.
Eine Ausgestaltung besteht darin, daß die Kanäle (5, 6) eines oder mehrerer der ringförmigen Düsenrohre (3, 4) schraubenförmig mit einer Steigung gegenüber der Düsenachse von 15 bis 60° ausgebildet sind, wobei die Steigung gegenläufig zur Steigung im inneren Düsenrohr (1) ist. Wenn bei einer Dreistoffdüse nur ein ringförmiges Düsenrohr mit schraubenförmigen Kanälen ausgestattet ist, wird das innenliegende ringförmige Düsenrohr mit den schraubenförmigen Kanälen ausgestattet, da aus dem inneren Düsenrohr und dem benachbarten ringförmigen Düsenrohr die Reaktionspartner austreten. Durch diese Anordnung oder die zusätzliche Ausbildung der Kanäle in dem äußeren ringförmigen Düsenrohr in Schraubenform wird die Vermischung nochmals verbessert.One embodiment consists in that the channels ( 5 , 6 ) of one or more of the ring-shaped nozzle tubes ( 3 , 4 ) are of helical design with an incline relative to the nozzle axis of 15 to 60 °, the incline being opposite to the incline in the inner nozzle tube ( 1 ) is. If, in the case of a three-component nozzle, only one annular nozzle tube is equipped with helical channels, the inner annular nozzle tube is equipped with the helical channels, since the reactants emerge from the inner nozzle tube and the adjacent annular nozzle tube. This arrangement or the additional design of the channels in the outer annular nozzle tube in the form of a screw further improves the mixing.
Eine Ausgestaltung besteht darin, daß die Steigung der Kanäle (2, 5, 6) 20 bis 40 Grad beträgt. Diese Steigung der Kanäle ergibt besonders gute Ergebnisse im Hinblick auf die Vermischung.One embodiment consists in the fact that the slope of the channels ( 2 , 5 , 6 ) is 20 to 40 degrees. This slope of the channels gives particularly good results in terms of mixing.
Eine Ausgestaltung besteht darin, daß die Konfiguration der Kanäle (2, 5, 6) so ausgebildet ist, daß sich benachbarte Gasstrahlen spätestens in einem Abstand von der Düsenspitze treffen, der dem 6- bis 10fachen des hydraulischen Durchmessers eines schraubenförmigen Kanals (2) entspricht. One embodiment consists in that the configuration of the channels ( 2 , 5 , 6 ) is designed such that adjacent gas jets meet at the latest at a distance from the nozzle tip which corresponds to 6 to 10 times the hydraulic diameter of a helical channel ( 2 ) .
Der hydraulische Durchmesser ist definiert als 4×Fläche : Umfang eines Kanals. Es wird ein Ausbreitungswinkel der Strahlen von 20° angenommen. Benachbarte Gasstrahlen sind Strahlen von zwei nebeneinander liegenden Düsenringen.The hydraulic diameter is defined as 4 × area: perimeter of a channel. It will be a Beam angle of 20 ° assumed. Adjacent gas jets are jets of two side by side nozzle rings.
Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Der Maßstab der Zeichnungen ist zur Verdeutlichung vergrößert.The invention is illustrated by the figures. The The scale of the drawings is enlarged for clarity.
Fig. 1 ist ein Querschnitt gemäß 1-1 in Fig. 2. FIG. 1 is a cross section according to 1-1 in FIG. 2.
Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch eine Mehrstoffdüse, wobei der Zuleitungsteil abgeschnitten wurde. Fig. 2 is a longitudinal section through a multi-component nozzle, wherein the feed part has been cut off.
Fig. 3 zeigt das innere Düsenrohr mit den auf der Außenseite schraubenförmig eingearbeiteten Kanälen. Fig. 3 shows the inner nozzle tube with the channels machined on the outside.
Fig. 4 ist ein Querschnitt gemäß 2-2 in Fig. 2. FIG. 4 is a cross section according to 2-2 in FIG. 2.
Das innere Düsenrohr (1) ist auf der Außenseite mit den schraubenförmigen Kanälen (2) versehen. Um das innere Düsenrohr (1) ist das ringförmige Düsenrohr (3) angeordnet, das auf der Außenseite achsparallele Kanäle (5) aufweist. Um das ringförmige Düsenrohr (3) ist ein weiteres ringförmiges Düsenrohr (4) angeordnet, das auf der Außenseite achsparallele Kanäle (6) aufweist. Um das ringförmige Düsenrohr (4) ist das Außenrohr (7) angeordnet, das eine massive, glatte Innenseite hat. In Fig. 2 ist der rechts von der Schweißstelle (8) liegende Teil der Mehrstoffdüse als Verschleißteil ausgebildet, während der links von der Schweißstelle (8) liegende Teil als Zuleitungsteil ausgebildet ist. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, sind im Zuleitungsteil das innere Düsenrohr (1a), das ringförmige Düsenrohr (3a) und das ringförmige Düsenrohr (4a) mit massiver, glatter Außenseite ausgebildet. Die im Zuleitungsteil zwischen den Düsenrohren und dem Außenrohr gebildeten ringförmigen Zwischenräume (2a, 5a und 6a) stoßen an der Schweißstelle (8) auf die im Verschleißteil angeordneten Kanäle in den Düsenrohren.The inner nozzle tube ( 1 ) is provided on the outside with the helical channels ( 2 ). The annular nozzle tube ( 3 ) is arranged around the inner nozzle tube ( 1 ) and has channels ( 5 ) which are axially parallel on the outside. A further annular nozzle tube ( 4 ) is arranged around the annular nozzle tube ( 3 ) and has channels ( 6 ) which are axially parallel on the outside. The outer tube ( 7 ), which has a solid, smooth inside, is arranged around the annular nozzle tube ( 4 ). In FIG. 2, the part of the multi-component nozzle to the right of the welding point ( 8 ) is designed as a wearing part, while the part to the left of the welding point ( 8 ) is designed as a supply part. As can be seen from FIG. 4, the inner nozzle tube ( 1 a), the annular nozzle tube ( 3 a) and the annular nozzle tube ( 4 a) with a solid, smooth outside are formed in the supply part. The annular spaces ( 2 a, 5 a and 6 a) formed in the supply line between the nozzle pipes and the outer pipe meet at the welding point ( 8 ) on the channels arranged in the wearing part in the nozzle pipes.
Das innere Düsenrohr (1) hat einen Außendurchmesser von 16 mm und weist 14 gleichmäßig auf dem Umfang verteilte schraubenförmige Kanäle (2) auf. Die Kanäle haben eine Größe von 1,6·1,8 mm. Das ringförmige Düsenrohr (3) hat einen Außendurchmesser von 22 mm und weist 14 achsparallele Kanäle (5) auf. Die Kanäle haben eine Größe von 2,6·1 mm. Das ringförmige Düsenrohr (4) hat einen Außendurchmesser von 27,2 mm und weist 14 achsparallele Kanäle (6) auf. Die Kanäle haben eine Größe von 1·1 mm. Der Steigungswinkel der schraubenförmigen Kanäle (2) auf dem inneren Düsenrohr (1) beträgt 30° gegenüber der Düsenachse.The inner nozzle tube ( 1 ) has an outer diameter of 16 mm and has 14 helical channels ( 2 ) evenly distributed over the circumference. The channels have a size of 1.6 x 1.8 mm. The annular nozzle tube ( 3 ) has an outer diameter of 22 mm and has 14 axially parallel channels ( 5 ). The channels have a size of 2.6 x 1 mm. The annular nozzle tube ( 4 ) has an outer diameter of 27.2 mm and has 14 axially parallel channels ( 6 ). The channels have a size of 1 x 1 mm. The pitch angle of the helical channels ( 2 ) on the inner nozzle tube ( 1 ) is 30 ° with respect to the nozzle axis.
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8125 | Change of the main classification |
Ipc: C21C 7/072 |
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8130 | Withdrawal |