NL8003089A - Vlam-guniteringslans. - Google Patents

Description

4* 4 -1- 21341/JF/jl

Aanvragers: Donetsky nauchno-issledovatelsky institut chernoi metallurgii, Donetsk, U.S.S.R., Karagandinsky metallurgichesky kombinat, Temirtau, USSR, Zhdanovsky metallurerichpsky.v.avnri "Azovstal", Zhdanov Donetskoi oblasti, U.S.S.R.

Korte aanduiding: Vlam-guniteringslans.

5 De uitvinding heeft betrekking op een vlam-guniteringslans, om vattende een water-gekoelde behuizing, waarbinnen pijpen concentrisch zijn ingericht voor enerzijds het toevoeren van een verpoederd mengsel van vuurvast materiaal en brandstof en anderzijds voor het toevoeren van zuurstof, waarbij aan de uitvoeren van de pijpen spuitkoppen zijn gemonteerd voor het 10 afleveren van enerzijds het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof en anderzijds voor het afleveren van zuurstof.

De onderhavige uitvinding heeft in het algemeen betrekking op een herstellingstechniek, gebruikmakend van hitte en in het bijzonder op lansen voor vlamsproeien of vlam-guniteren van de bekleding van metallur-15 gische eenheden.

De uitvinding kan met veel voordeel worden gebruikt bij het onder gebruikmaking van hitte herstellen van de bekleding van metallurgische eenheden, op voorwaarde dat de temperatuur van de bekleding hoger is dan het ontstekingspunt van een brandstof gebruikt voor het vlam-guniteren. De 20 lans voor vlam-gunitering volgens de uitvinding kan worden gebruikt voor het herstellen van bekledingen van metallurgische eenheden met een cilindervorm, zoals convertors (fundamentele zuurstofovens) en staal-ledigende gietpannen. Bovendien kan de lans eveneens toepassing vinden voor het gu-niteren van vlakke bekledingen van metallurgische eenheden, bijvoorbeeld 25 zijwanden en de bovenvlakken van ovens voor het vervaardigen van staal en voor verhitting.

De vereisten met betrekking tot de kwaliteit van het droge mengsel van zand en cement (in het Ehgels: "gunite") opgebouwd op de bekleding van metallurgische eenheden zijn stringenter geworden.

30 Er is een vlam-guniteringslans bekend, welke bestaat uit een water-gekoelde behuizing, gevormd met pijpen voor het toevoeren van een verpoederd vuurvast materiaal, gemengd met brandstof en voor het toelaten van zuurstof, waardoor het vuurvaste materiaal, verhit tot een plastificerende toestand in een vlam van hoge temperatuur wordt aangebracht op het 35 bekledingsoppervlak. De water-gekoelde behuizing en de pijpen voor het toevoeren van het verpoederde vuurvaste materiaal gemengd met de brandstof en zuurstof worden gebogen over een hoek van 15 tot 30° met betrek- . king tot het vlak loodrecht op de as van de spuitkop welke is aangebracht ann 3 0 89 -2- 21341/JF/jl aan de eindzijden van de pijpen. Deze constnuctionele inrichting verzekert een goede adhesie van het vuurvaste materiaal aan het oppervlak van de bekleding van een metallurgische eenheid.

De praktische toepassing van deze lans echter op vlam-gunitering 5 brengt problemen met zich mee. De enkele spuitkop heeft een nadelige invloed op het werkrendement van de lans waarbij de vlam-sproeiwerking tijdverslindend is.

Bovendien compliceert de gebogen vorm van de lans de vervaardiging ervan en hindert de manipuleringen ervan, welke noodzakelijkerwijs 10 dienen te worden uitgevoerd, terwijl de lans wordt ingebracht in en getrokken uit een metallurgische eenheid. Eveneens dient opgemerkt te worden dat de gekromde pijpen voor het toevoeren van het mengsel van het verpoeierde vuurvaste materiaal en brandstof onderworpen zijn aan aanzienlijke slijpende slijtage, hetgeen de levensduur van een lans wezenlijk verkleint.

15 Opgemerkt dient te worden, dat het verpoederde vuurvaste materiaal, brandstof en zuurstof slechts onderling gemengd worden nadat deze uittreden uit de respectieve spuitkoppen.Aangezien het vuurvaste materiaal-brandstofmengsel en zuurstof in parallelle stralen worden toegevoerd,schrijdt de onderlinge menging ervan zich met een geringe snelheid voort, waarbij de vlam zich 20 uitstrekt over een aanzienlijke afstand van de spuitkop. Aangezien de water-gekoelde behuizing en de concentrische pijpen gevormd daarin,gekromd zijn, wordt de vlam tangentieel met betrekking tot het oppervlak van de bekleding van een metallurgische eenheid gericht met het effect dat de vuurvaste materiaaldeeltjes te weinig adhesiekracht hebben om een betrouw-25 bare vastzetting ervan aan de bekleding te garanderen. Bij gevolg wordt een aanzienlijke hoeveelheid van de fijnere fracties van het verpoederde vuurvaste materiaal door de uitgaande gassen meegenomen.

Een andere bekende lans voor het vlam-guniteren, bestaat uit een wat er-gekoe1de behuizing, gevormd met concentrisch ingerichte pijpen voor 30 het toevoeren van een mengsel van een vuurvast materiaal en brandstof en voor het toevoeren van zuurstof. Het verpoederde vuurvaste materiaal- brand-stofmengsel en zuurstof worden geïnjecteerd middels verscheidene spuitkoppen, (bijvoorbeeld vijf) loodrecht op het oppervlak van de bekleding van een metallurgische eenheid. De lans van dit type is eenvoudig kwa construc-35 tie en betrouwbaar kwa werking, dankzij het feit dat de pijpen en de water-gekoelde behuizing niet zijn gekromd. Het projecteren van de vlam onder een rechte hoek met betrekking tot de metallurgische eenheid, maakt het mogelijk de kwaliteit van de vuurvaste bedekking lichtelijk te verbeteren.

800 30 89 *· * -3- 21341/JF/jl

Ondanks bepaalde voordelen van de hierboven genoemde lans, met betrekking tot de gekromde lans met een enkele spuitkop, biedt dit nog steeds geen antwoord op het probleem van het vergroten van de bruikbaar-heidsgraad van het vuurvaste materiaal aangebracht op een bekleding en 5 het daardoor verschaffen van een vuurvaste bekleding van een grote kwaliteit.

Het mengsel van vuurvast materiaal en brandstof en zuurstof, wordt in dit type lans in parallelle stralen toegevoerd, met het resultaat dat de menging zeer langzaam is. Bij gevolg wordt het vuurvaste materiaal-10 brandstof mengsel en zuurstof onderling gemengd om onmiddellijk te ontsteken, voordat dit treft op de bekleding van een metallurgische eenheid.

De brandstofverbranding start in de zone waar de vlam invalt en gaat voort terwijl de vlam beweegt langs de bekleding. Bij gevolg wordt een deel van het vuurvaste materiaal niet verhit tot een geplastificeerde toestand en 15 kan dus geen sterke binding vormen met de bekleding. Dit op zijn beurt leidt tot het feit, dat een bepaalde hoeveelheid van het vuurvaste materiaal wordt weggedragen uit de metallurgische eenheid met de verbrandingsgassen.

Het is derhalve een doel van de uitvinding de hierboven genoemde 20 nadelen op te heffen.

De uitvinding heeft als doel te voorzien in een lans voor vlam-gunitering van de bekleding van metallurgische eenheden, waarvan de spuitkoppen dusdanig zijn ingericht dat verbetering mogelijk wordt van de kwaliteit van het droge mengsel van zand en cement (in het Engels: "gunite") 25 aangebracht op de bekleding van een metallurgische eenheid, ten einde de hoeveelheid van het vuurvaste materiaal, welk wordt weggedragen door de uitgaande gassen te verlagen, om de guniteringstijd te verminderen en de bruikbaarheidsgraad van het vuurvaste materiaal, brandstof en zuurstof te vergroten.

30 De uitvinding voorziet hiertoe in een vlam-guniteringslans van een in de aanhef genoemde soort, welke is gekenmerkt, doordat de spuitkop voor het afleveren van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof en de spuitkop voor het afleveren van zuurstof longitudinaal met betrekking tot de pijpen in tweetallen en coaxiaal in elk paar zijn 35 ingericht, terwijl het uiteinde van elke spuitkop voor het afleveren van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof is geplaatst beneden het uiteinde van elke respectieve spuitkop voor het toevoeren van zuurstof op een afstand gelijk aan één tot vijf keer de binnendia- 800 3 0 89 -4- 21341/JF/jl meter van de spuitkop voor het afleveren van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof, waarbij ten minste één van de spuitkoppen van elk tweetal gedeeltelijk of totaal anders dan cilindervormig in dwarsdoorsnede is.

5 Deze structurele inrichting van de lans-spuitkoppen maakt het mogelijk te voorzien in een gerichte stroom van het vuurvaste materiaal, de brandstof en zuurstof, om gebruikt te worden tot een grotere mogelijke graad en maakt het mogelijk dat de zone waar de vloeistof brandt en vuurvaste materiaaldeeltjes worden verhit tot een vereiste temperatuur ligt 10 in de ruimte tussen de lans en het bekledingsoppervlak van de metallurgische eenheid, hetgeen in de uiteindelijke analyse de kwaliteit van het droge mengsel van zand en cement, aangebracht op de bekleding van de metallurgische eenheid verbetert en de guniteringstijd verkleint. De vlam-guniteringslans volgens de uitvinding is eenvoudig kwa constructie en be-15 trouwbaar kwa werking.

Bovendien wordt het met de spuitkoppen van de vlam-guniterings-lans volgens de uitvinding het mogeiijk het onderling mengen van het vuurvaste materiaal-brandstofmengsel en stikstof binnen de stikstofspuitkop te verbeteren. Het mengsen is dan intensiever dan wanneer geïnduceerd door 20 parallelle stralen. Dit op zijn beurt heeft tot gevolg dat de brandstof in directe nabijheid van de uitvoer, waaruit het mengsel van het vuurvaste materiaal en de brandstof komt, ontsteekt, hetgeen de kwaliteit van het aangebrachte droge mengsel van zand en cement verbetert, de hoeveelheid vuurvast materiaal, weggedragen door de uitgaande gassen verkleint en 25 de benutting van het vuurvaste materiaal, de brandstof en zuurstof verbetert.

De constructie van de lans-epuitkoppen volgens de uitvinding maakt het mogelijk het onderling mengen van de brandstof, zuurstof en het vuurvaste materiaal te intensiveren om de ontsteking te bespoedigen en 30 de zone waar de brandstof wordt verbrand en de vuurvaste materiaaldeeltjes worden verhit in de vlam door zuiging van gassen met een hogere temperatuur van de convertor of door het geïntensiveerd mengen van het vuurvaste materiaal-brandstofmengsel en zuurstof te bekorten. Dit brengt de begrenzingen van de brandstofontsteking dichter nabij de spuitkop voor het 35 afleveren van het mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof. Een snellere verbranding maakt het mogelijk dat vuurvaste materiaaldeeltjes worden verhit in een geplastificeerde toestand, rechtstreeks binnen de vlam voordat deze het oppervlak van de bekleding van een metallurgische 800 3 0 89 « 4 -5- 21341/JF/jl eenheid treffen. De deeltjes van het vuurvaste materiaal treffen de bekleding van de metallurgische eenheid wanneer deze in de plastische toestand zijn, waardoor de benutting van het vuurvaste materiaal wordt vergroot vanwege een mindere meevoering van vuurvast materiaal met de uitgaande 5 gassen. Een ander voordeel is dat geen andere dan door hitte zacht gemaakte deeltjes van het vuurvaste materiaal worden geprojecteerd op de bekleding, hetgeen significant de kwaliteit van de beschermende bekleding verbetert.

In de vlam-guniterende lans is het huttig voor elke spuitkop voor het afleveren van zuurstof om elliptisch in dwarsdoorsnede te zijn.

10 Dit versnelt de ontsteking van de brandstof in twee tegenover elkaar liggende gebieden van de vlam, liggend langs de kleine as van de ellips.

Het is wenselijk transversale groeven aan te brengen op het buitenoppervlak van elke spuitkop voor het afleveren van het verpoederde 15 mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof; de groeven worden bij voorkeur gevormd met een diepte gelijk aan 0,8 tot 1,2 maal de minimale breedte van de spleet tussen de spuitkop voor het afleveren van het vuurvaste materiaal-brandstofmengsel en de spuitkop voor het afleveren van zuurstof.

20 De groeven vertragen de zuurstofstroom door de smalle gebieden van de ruimte tussen de spuitkoppen en verminderen de afstand waarop de brandstof en zuurstof samenmengen en de brandstof ontsteekt.

Voordelig voor de werking van de vlam-guniteringslans is ,de voorziening in longitudinale inwendige en uitwendige groeven op elke spuit-25 kop voor het afleveren van het mengsel van vuurvast materiaal en brandstof; de inwendige en uitwendige groeven dienen afwisselend te zijn, wigvormig en longitudinaal wijd uitlopend onder een hoek van 25° naar de mid-denas van de spuitkop.

Dit verbetert de menging van componenten en intensiviseert de 30 verbranding en de hitte-uitwisseling in de vlam waardoor de kwaliteit van de bedekking van het vuurvaste materiaal wordt vergroot en de meevoering van het vuurvaste materiaal uit het inwendige van de metallurgische eenheid geminimaliseerd.Dit type spuitkoppen kan met voordeel worden toegepast in het guniteren van grote metallurgische eenheden, waar een groot 35 vlam-guniteringsbereik is vereist.

Elke spuitkop voor het afleveren van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof in de vlam-guniteringslans kun-' nen op voordelige wijze voorzien zijn van sleuven met een breedte gelijk o η n 7 n oq -6- 213U1/JF/J1 aan tussen 0,1 en 0,3 keer de breedte van de spuitkop en een hoogte van niet minder dan een binnendiameter van een spuitkop, waarbij de sleuven tangentiaal zijn georiënteerd met betrekking tot het binnenoppervlak van de spuitkop.

5 Dit maakt een nog intensievere onderlinge menging mogelijk van het vuurvaste materiaal, brandstof en zuurstof in hoeveelheden welke noodzakelijk zijn voor het verzekeren van een verbranding rechtstreeks aan het eindvlak van de spuitkop voor het afleveren van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof. Bovendien verkort deze con-10 structionele inrichting de verbrandingszSne, vergroot de vrijmaking van hitte per volume-eenheid van de vlam en draagt aldus bij tot een beter guniteren van bekledingen in kleine metallurgische eenheden en die van naar beneden gerichte oppervlakken, zoals bovenvlakken van staalvervaar-digingseenheden.

15 Een andere voordelige uitvoeringsvorm van elke spuitkop voor het afleveren van zuurstof in de vlam-guniteringslans volgens de uitvinding is dat deze is verdeeld in twee delen; waarbij het bodemdeel is gevormd als een ellips in dwarsdoorsnede met twee openingen, liggend in diametrisch tegenover elkaar liggende quadranten en tangentieel gericht 20 naar de spuitkop voor het afleveren van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof. Een dergelijke inrichting intensiveert het mengsen van zuurstof, brandstof en vuurvast materiaal, waardoor de brandstof ontsteekt in dichte nabijheid van het eindvlak van de spuitkop voor het afleveren van het mengsel van het vuurvaste materiaal en brand-25 stof, voorziet in een korte vlam, versnelt het verhittingsproces, draagt bij tot een uniformere verdeling van de componenten over de vlam, waardoor de kwaliteit van de geguniteerde bekleding vergroot en de meevoering van het vuurvaste'.'materiaal uit de metallurgische eenheid verkleint.

Een andere verbetering in de vlam-guniterende lans is een coni-30 sche mantel te monteren binnen elke spuitkop voor het afleveren van zuurstof op enige afstand van het uiteinde ervan, met de kleine basis van de mantel naar binnen gericht.

Het doel van de conische mantel is het mengen van het vuurvaste materiaal, brandstof en zuurstof verder te intensiveren in hoeveelheden 35 noodzakelijk voor de ontsteking van de brandstof direct nadat dit de conische manteluitvoer verlaat, voor het verschaffen van een orgaan voor het instellen op een breed bereik van zowel de expansiehoek en de vlakheid van de vlam en aldus de guniteringsuniformitett en om het mogelijk te 800 3 0 89 # 4 -7- 21341/JF/jl maken kleine metallurgische eenheden te guniteren.

De constructie van de vlam-guniteringslans kan verder worden verbeterd door het monteren van een wigvormig inbrengstuk nabij de spuitkop voor het afleveren van het verpoederde mengsel van het vuurvaste mate-5 riaal en brandstof, en nabij elk gat in het bodemdeel van de spuitkop voor het afleveren van zuurstof op een wijze zodat één van de oppervlakken van het inbrengstuk zich voortzet in het inwendige oppervlak van de respectieve opening.

Deze constructie maakt een effectievere draaiing van de zuurstof 10 stroom mogelijk en verbetert het mengen van de brandstof, zuurstof en vuurvast materiaal, verkort de brandstofverbrandingszSne en verbetert de verhitting van het vuurvaste materiaaldeeltjes in de vlam.

Deze en andere doelen en kenmerken van de uitvinding zullen duidelijk worden aan de hand van een uitvoeringsvorm, welke nu zal worden 15 beschreven bij wijze van voorbeeld onder verwijzing naar de bijbehorende tekening, waarin: fig. 1 schematisch dat deel van een lans volgens de uitvinding toont waar spuitkopuitvoeren zich bevinden; fig. 2 de dwarsdoorsnede is door II-II van fig. 1; 20 fig. 3 een langsdoorsnede is door het vlak van de hoofdas van de elliptische zuurstoftoevoerspuitkop van de lans van fig. 1; fig. 4 een langsdoorsnede is van de zone van uitvoeren van de spuitkoppen met groeven, welke loodrecht met betrekking tot de middeaas van de spuitkoppen volgens de uitvinding zijn ingericht; 25 fig. 5 een tekening van hetzelfde is, genomen in een vlak op de eindvlakken van de spuitkoppen; fig.6 een dwarsdoorsnede door VI-VI van fig. 5 is; fig. 7 een dwarsdoorsnede toont van een vlam-guniteringslans, waarin spuitkoppen zijn aangebracht met sleuven volgens de uitvinding; 30 fig. 8 een dwarsdoorsnede van VIII-VIII van fig. 7 is; fig. 9 een dwarsdoorsnede door IX-IX van fig. 8 is; fig. 10 een dwarsdoorsnede laat zien van een- lans waarin spuitkoppen zijn verdeeld in twee delen volgens de uitvinding; fig. 11 een dwarsdoorsnede toont door XI-XI van fig. 10; en 35 fig. 12 een dwarsdoorsnede door XII-XII van fig. 10 is.

Een vlam-guniteringslans (figuren 1, 2 en 3) omvat een water-gekoelde behuizing, gevormd met pijpen 1 en 2, waarin concentrisch pijpen 3 en 4 zijn ingericht voor het toevoeren van respectievelijk zuurstof o η n 7 n pq -8- 21341/JF/jl en een mengsel van een verpoederd vuurvast materiaal en brandstof. Een ringvormig kanaal tussen de pijpen 1 en 2 dient voor de toevoer van water. Een ringvormig kanaal tussen de pijpen 2 en 3 is bedoeld voor het afvoeren van koelwater. Zuurstof woidt toegevoerd door een ringvormig kanaal 5 tussen de pijpen 3 en 4 en het mengsel van het vuurvaste materiaal en de brandstof middels de middenpijp 4. Spuitkoppen 5 voor het afleveren van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof zijn gemonteerd op de pijp 4. Spuitkoppen 6 voor het afleveren van zuurstof zijn gemonteerd op de pijp 3, concentrisch met betrekking tot de spuitkoppen 10 5. De uiteinden van elke spuitkop 5 voor het afleveren van het verpoeder de mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof is geplaatst beneden het uiteinde van elke respectieve spuitkop 6 voor het afleveren van zuurstof op een afstand L gelijk aan 2,5 maal de binnendiameter d van de spuitkop 5 voor het afleveren van het verpoedisrde mengsel van het vuurvas-15 te materiaal en brandstof. De afstand L kan variëren van één tot vijf maal de binnendiameter d van de spuitkop 5. Wordt deze afstand kleiner dan 1d, dan zal het effect van de inwerking op elkaar van de stralen in de ruimte tussen de uiteinden van de spuitkoppen 5 en 6 verwaarloosbaar worden; wordt daarentegen de afstand groter dan 5 d, dan kunnen de spuitkop-20 pen 6 worden afgeslepen door het vuurvaste materiaal meegevoerd in de om-trekszones van-de straal voordat dit de spuitkop 6 verlaat. De spuitkoppen 6 voor het afleveren van zuurstof, kunnen een willekeurige dwarsdoorsnede hebben, anders dan cilindervormig. Zoals getoond in de figuren 1, 2 en 3, zijn de spuitkoppen 6 voor het afleveren van zuurstof elliptisch in dwars-25 doorsnede. De hoofdas van de elliptische spuitkop 6 ligt in lijn met die van pijp 3· De spuitkop 5 voor het afleveren van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof, is aan de buitenzijde voorzien van groeven 7 met een diepte h gelijk aan 1,0 maal de minimale breedte van de spleet tussen de spuitkop 5 en de spuitkop 6. In de praktijk kan 30 de diepte h van de groeven 7 liggen tussen 0,8 en 1,2 maal de minimale breedte van de spleet tussen de spuitkop 5 en de spuitkop 6. Wanneer de diepte h van de groeven 7 minder is dan 0,8 keer de minimale breedte van de spleet tussen de spuitkop 5 en de spuitkop 6, zullen deze falen om de zuurstofstroom effectief te vertragen in de smalle dwarsdoorsnede, ter-35 wijl de diepte h van de groeven 7 van meer dan 1,2 maal de minimale breedte van de spleet tussen de spuitkop 5 en de spuitkop 6 de zuurstrof*-straal aanzienlijk zullen vertragen.

De figuren 4, 5 en 6 tonen spuitkoppen 8, voor het afleveren 800 3 0 89 • + Λ -9- 213^1/JF/jl van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof, welke afwisselend zijn voorzien van inwendige groeven 9 (fig. 5) en uitwendige groeven 10, welke wigvormig in dwarsdoorsnede zijn en zich longitudinaal verwijden naar het uiteinde van de spuitkop 8 en hoeken W. en ft> 5 van 18° maken met betrekking tot de middenas ervan. De hoeken Λ en Λ van de wigvormige groeven, kunnen liggen tussen 5 en 25°, ten einde te passen bij de afmetingen van een bewuste metallurgische eenheid, de thermische en fysische eigenschappen en de groottecompositie van het vuurvaste mate-' riaal en de fysiochemische eigenschappen en de afmetingscompositie van 10 de brandstof. Wanneer de groeven onder hoeken staan van <k of /3 kleiner dan 5°, zal de wederzijdse penetratie van de stralen van componenten verwaarloosbaar zijn, terwijl met hoeken (X en Λ groter dan 25°, de wig-' vormige stralen van één component die van de andere component kunnen penetreren en buiten de vlam kunnen vallep. Een spuitkop 11 voor de afleve-15 ring van zuurstof is cylindrisch in deze constructionele uitvoeringsvorm.

Het eindvlak van de spuitkop 8 voor het afleveren van het verpoederde mengsel, van het vuurvaste materiaal en brandstof, bevindt zich binnen de spuitkop 11 voor het afleveren van zuurstof op een afstand L gelijk aan 2,5 maal de binnendiameter van de spuitkop 8 van het eindvlak ervan.

20 De figuren 7, 8 en 9 tonen de lansconstructie, waarbij een spuit kop 12 voor het afleveren van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof is voorzien van longitudinale sleuven 13, terwijl een spuitkop 14 voor het afleveren van zuurstof een cilindervormige dwarsdoorsnede heeft. De sleuven 13 hebben een breedte b gelijk aan 0,2 maal 25 de binnendiameter d van de spuitkop 12 voor het afleveren van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof en een hoogte H gelijk aan twee binnendiameters d van de spuitkop 12 voor het afleveren van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof. De sleuven 13 zijn tangentiaal met betrekking tot het binnenoppervlak van de 30 spuitkop 12. De breedte van de sleuven 13 kan variëren in het bereik tussen 0,1 tot 0,3 maal de binnendiameter d van de spuitkop 13 voor het afleveren van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof in afhankelijkheid van de vereiste draaiingsgraad van de componenten in de stralen. Wanneer de sleuven 13 een breedte hebben welke kleiner 35 is dan 0,1 maal de binnendiameter d van de spuitkop 12 voor het afleveren van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof, dient dit geen doel, aangezien dan de hoeveelheid zuurstof dan binnentredend in de spuitkop 12 voor het afleveren van het verpoederde mengsel van

pnnin flQ

-10- 2W/JF/J1 het vuurvaste materiaal en brandstof onvoldoend zal zijn en de daaruit resulterende draaibeweging van de straal te zwak. Een vergroting in de breedte van de sleuven 13 boven 0,3 maal de binnendiameter d van de spuitkop 12 voor het afleveren van het verpoederde mengsel van het vuurvaste 5 materiaal en brandstof kan leiden tot een aanzienlijke toeneming van de druk binnen de spuitkop 12 voor het afleveren van het mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof en dus de uitstroming belemmeren van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof. De optimale breedte van de sleuven 13 is 0,2 maal de binnendiameter d van de spuitkop 10 12 voor het afleveren van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof.

De optimale hoogte H van de sleuven 13 , getoond in fig. 9, is gelijk aan twee binnendiameters d van een spuitkop 12 voor het afleveren van het mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof. Wanneer de hoog-15 te H van de sleuven 13 kleiner is dan één binnendiameter d van de spuitkop 12, voor het afleveren van het mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof, zal de hoeveelheid zuurstof binnentredend in de spuitkop 12 onvoldoende zijn,terwijl de gewenste draaiing van de straal even inadequaat zal zijn. Met de hoogte H van de sleuven 13 groter dan vijf binnendiameters 20 d van de spuitkop 12 voor het afleveren van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof, zal de zuurstofstroom binnen de spuitkop 12 excessief worden, waardoor de weerstand van de kanalen aan de stroom van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof vergroot en dus de stroomsnelheid ervan verlaagt.

25 De figuren 10, 11 en 12 vertegenwoordigen de constructionele inrichting van een lans, waarin elke spuitkop 15 voor het afleveren van zuurstof is verdeeld in twee delen, waarvan het benedendeel elliptisch in dwarsdoorsnede is, en voorzien van twee openingen 17 en 18 (fig. 11) diametraal . aangebracht in tegenover elkaar liggende quadranten en tangen-30 tiaal georiënteerd met betrekking tot de spuitkop 19 voor het afleveren van het verpoederde mengsel van vuurvast materiaal en brandstof.

Ten einde de constructionele inrichting te vereenvoudigen, kan het bodemdeel 16 van de spuitkop gemonteerd worden met behulp van platen 20 en 21.

35 Elke spuitkop 15 voor het afleveren van zuurstof is voorzien van een conische mantel 22, welke daarin is gemonteerd op enige afstand van het uiteinde ervan, waarbij de kleine basis van de conische mantel naar binnen is gericht. Wigvormige inzetstukken 23 zijn gemonteerd nabij 800 3 0 89 -11- 2134 Ί/JF/jl elke spuitkop 19 voor het afleveren van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof en nabij elke opening 17 en 18 in het bodemdeel 16 van de spuitkop 15 voor het afleveren van zuurstof op een wijze dat één van de oppervlakken van de wigvormige inzetstukken 43 zich 5 voortzet in het inwendige oppervlak van de-.respectieve opening 17 of 18.

Aangezien het bodemdeel 16 van de spuitkop 15 voor het afleveren van zuurstof elliptisch is, en twee openingen 17 en 18 draagt, welke diametraal zijn gerangschikt in tegenover elkaar liggende kwadranten, wordt aan de zuurstofstroom binnentredend in de spleet tussen de spuitkop 10 15 voor het afleveren van zuurstof en de spuitkop 19 voor het afleveren van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof een draaiingsbeweging gegeven rond spuitkop 19. De inzetstukken 23 voorkomen dat zuurstof tredend uit de openingen 17 en 18 tegengesteld bewegen aan de zuurstofstroom wervelend rond de spuitkop 19, hetgeen het het draai-15 kolkkarakter van de zuurstofstroom rond de spuitkop 19 voor het afleveren van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof vergroot .

De vlam-guniteringslans werkt op de hierbeneden te beschrijven wijze.

20 Voorafgaand aan de guniteringsbewerking, wordt water voor het koelen van de lans toegevoerd, en de vlam-guniteringslans wordt in het inwendige van een te guniteren metallurgische eenheid geduwd. De lans wordt dusdanig aangebracht, dat de spuitkoppen 5 en 6 ervan (figuren 1, 2 en 3) zijn gericht op het gebied van de bekleding van de metallurgische eenheid 25 welke dient te worden gerepareerd (niet getoond in de tekening). Een ver-poederd mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof, wordt gevoed middels de middenpijp 4 en de spuitkoppen 5. Aan het begin van het guniteren, wordt de stroomsnelheid van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof ingesteld op 20 tot 25 % van de nominale waarde. 30 Zuurstof wordt hierna toegevoerd middels het ringvormige kanaal tussen de pijpen 3 en 4 en middels de ringvormige kanalen tussen de spuitkoppen 5 en 6, waarbij de zuurstofstroomsnelheid dusdanig wordt ingesteld, dat een volledige verbranding van de toegevoerde vloeistof als een component van het verpoederde mengsel te zamen met het vuurvaste materiaal door de brand-35 poort 5 wordt verzekert. Zodra de brandstof ontsteekt, wordt de vloeistof-stroom van de zuurstof en die van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof zoals vereist ingestelci en het vuurvaste materiaal wordt aangebracht op de gebieden van de bekleding van de metal- 800 3 0 89 -12- 213JM/JF/J1 lurgische eenheid, welke dient te worden gerepareerd door een geschikte beweging van de vlarastraal. Het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof, treedt uit als centrale assymmetrische stralen, terwijl de zuurstof uitstroomt uit de ringvormige kanalen tussen de spuit-5 koppen 5 en 6 als ringvormige stralen, concentrisch met de middenstralen van het vuurvaste materiaal en brandstof. Aangezien de eindvlakken van de spuitkoppen 5 zich bevinden binnen de spuitkoppen 6 op een afstand gelijk aan L, werken de stralen op elkaar, in binnen de ruimte gedefinieerd door de wanden van de spuitkoppen 5 en 6, hetgeen het mengen van de com-10 ponenten verbetert.

In een vlam-guniteringslans waarbij de spuitkoppen getoond in de figuren 1, 2 en 3 worden gebruikt,is de zuurstofstraal elliptisch in dwarsdoorsnede en de straal van het vuurvaste materiaal en brandstof is in het middelpunt daarvan. De dikte van de zuurstofstraal is minimaal in 15 het vlak op de kleine as van de ellips. Het effect van de dunnere zuur-stofstraal is dat dit de afstand verkort tussen het brandstof en zuurstof-mengsel in een gedeelte rióodzakelijke voor ontsteking en zuigt gassen met eer hoge temperatuur uit de metallurgische eenheid-ruimte. De groeven 7 op het uitwendige oppervlak van de spuitkoppen 5 vertragen de zuurstofstroom in 20 deze twee gebieden, waardoor de ontsteking van de brandstof wordt vereenvoudigd. De brandstof ontsteekt op de twee zijden van de aldus gecombineerde straal van zuurstof en van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof, welke elliptisch in dwarsdoorsnede is. De verbranding gaat dan voort in de richting van de vlamstroom in het gebied tussen 25 de twee-fasen straal van het vuurvaste materiaal en de brandstof en de ringvormige zuurstofstraal. De straal, elliptisch in het begin, wordt nu rond. Aangezien de dwarsdoorsnedevorm van de straal verandert, mengen de componenten intensief, en verrijken de verbrandingsprocessen in de vlam en het mengsel. De deeltjes van het vuurvaste materiaal verhitten 30 snel in de vlam met een hoge temperatuur in een geplastificeerde toestand en vallen in op de bekleding van een metallurgische eenheid om daarmee sterk te binden. De levensduur van deze bedekking, vergeleken met die verkregen van een centrale ronde straal van vaste componenten en een ringvormige straal van zuurstof,wordt vergroot van 4 tot 5 verhittingen,dat wil zeg-35 gen ruwweg met 20 %. Een lans met spuitkoppen van dit ontwerp kan met voordeel worden gebruikt voor het guniteren van bekledingen van metallurgische eenheden met raiddenafmetingen, terwijl de afstand tussen de uiteinden van de spuitkoppen en het oppervlak van de bekleding 2 tot 3 meter is.

800 3 0 89 -13- 21341/JF/jl

Wanneer de componenten worden toegevoerd middels de spuitkoppen van de figuren 4, 5 en 6, wordt het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal afgeleverd middels de spuitkop 8 welke rond aan de invoer is, maar veranderend in een sterachtige vorm aan de uitvoer ervan,waarbij de 5 dwarsdoorsnede gebieden van de wigvormige kanalen vergroten in de richting naar de uitvoer. Zuurstof wordt in dit geval toegevoerd middels de ringvormige spleet tussen de spuitkoppen 8 en 11, welke aan de uitvoer is voorzien van wigvormige groeven, waarvan het dwarsdoorsnedeoppervlak vergroot in de richting van de uitvoer.

10 'De twee-fasestraai van brandstof en vuurvast materiaal uittre dend middels de straal 8 verwijdt transversaal vanwege de toeneming in dwarsdoorsnede-oppervlak van de groeven,welke verwijding smal-richtend kwa karakter is. Zuurstof stromend door de ringvormige spleet verwijdt zich ook vanwege de toeneming in dwarsdoorsnede-oppervlak van de uitwendige 15 wigvormige groeven in de richting naar de uitvoer. Aan de uitvoer van de ringvormige spleet penetreert zuurstof vloeiend uit de wigvormige groeven onder een gegeven hoek de twee fasen straal van het vuurvaste materiaal en brandstof, welke stroom door de inwendige wigvormige groeven van de spuitkop 8, iets van de twee-fasestroom op zijn beurt penetreert de zuur-20 stofstraal, waardoor intensieve menging van de componenten wordt bewerkstelligd, waarbij 'een deel van het dwarsdoorsnedegebied van de midden-straal wordt gevuld met zuurstof en een deel van het vuurvaste materiaal en brandstof wordt verplaatst in het omtreksgebied van de straal. ISt contact van de brandstof met de gassen met een hoge temperatuur van de werk-25 ruimte van de metallurgische eenheid resulteert in een ontsteking en snelle verbranding ervan. De vuurvaste materiaaldeeltjes worden verhit in de vlam met een hoge temperatuur tot een geplastificeerde toestand en treffen de metallurgische eenheidsbekleding met een snelheid welke voldoend is voor het vormen van een sterke bedekking. De levensduur van deze bedekking 30 is 20 % langer dan die van een bedekking gevormd met spuitkoppen, welke de componenten in parallelle stromen toevoeren.

De spuitkoppen van het ontwerp getoond in de figuren 4, 5 en 6 zijn het voordeligfet bij het guniteren van grote metallurgische eenheden, waar de afstand tussen de lans en het bekledingsoppervlak tussen 3 en 4 35 meter ligt.

Bij de spuitkoppen ontworpen zoals getoond in de figuren 7» 8 en 9, wordt het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof toegevoerd middels de centrale ronde spuitkop 12 en zuurstof middels 800 3 0 89 -14- 21341/JF/jl de ringvormige spleet tussen de spuitkop 12 voor het afleveren van het ver-poederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof en van de spuit kop 14 voor het afleveren van zuurstof. Een kenmerk van dit ontwerp is, dat een deel van de totale hoeveelheid zuurstof wordt toegevoerd in het 5 kanaal voor het afleveren van het mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof middels de sleuven 13 en de wanden van de spuitkop 12 voor het afleveren van het mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof voordat dit mengsel de spuitkop verlaat. De injectie van een deel van het zuurstof in het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof, 10 verbetert het mengen van de componenten wezenlijk. De züurstofstralen uit de sleuven 13 hebben een snelheid welke veel groter is dan die van de twee-fasestroom van de vaste stof componenten en geven een draaiende beweging aan dit verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof.

15 Deze draaiende beweging verzekert een intensieve onderlinge menging van de brandstof, het vuurvaste materiaal en de zuurstof. Na het verlaten van de spuitkop 12, beweegt de lichamelijk draaiende twee-fase straal van de vaste stof componenten zich naar voren, spreidt zich zijwaarts uit vanwege de centrifugale krachten welke daarin actief zijn en 20 dringt door in de ringvormige zuurstofstraal. De transversale beweging van de componenten in de stralen van de spuitkopppen 12 en 14 resulteren in een snelle menging van zuurstof, brandstof en vuurvast materiaal. De brandstof ontsteekt na contact met de gassen met een hoge temperatuur van de werkruimte, en verbranden nabij de spuitkoppen 14 in een korte vlam 25 met een hoge temperatuur. De temperatuur, de snelheid en de componentcon-centratie vereffenen in de lichamelijk draaiende vlam effectief, zodat de deeltjes van het vuurvaste materiaal met nagenoeg gelijke temperatuur en snelheid na het treffen een betere binding vormen met de bekleding. De draaiing van de vlam rond zijn eigen as is eveneens bijdra-30 gend tot de vergroting van de doordringingsgraad van de deeltjes in de metallurgische eenheidsbekleding. De levensduur van deze bedekking is ongeveer 20 % groter dan die met een rechtstreekse aflevering van de componenten, waardoor de hoeveelheid vuurvast materiaal, welk feitelijk wordt gebonden aan de bekleding van de metallurgische eenheid met 10 tot 20 % 35 wordt vergroot.

De lansen met de spuitkoppen zoals getoond in de figuren 7, 8 en 9, kunnen worden gebruikt met goed effect tij reparatie dbor middel van hitte van zowel grote als relatief kleine metallurgische eenheden. Bij het guni- 800 3 0 89 -15- 21431/JF/jl teren van grote eenheden, wordt een beperkte hoeveelheid zuurstof toegevoerd aan de middenspuitkop 12; deze hoeveelheid wordt vergroot wanneer een kleinere eenheid dient te worden geguniteerd.

In de lans getoond in de figuren 10, 11 en 12, wordt het ver-5 poederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof toegevoerd middels de centrale spuitkop 19 als een asssymetrische twee-fase straal, waarbij de zuurstof werd geïnjecteerd door het ringvormige kanaal tussen de spuitkop 19 en de spuitkop 15 in de lichamelijk draaiende ringvormige straal. Voor het verlaten van de spuitkoppen, wordt het mengsel van het 10 vuurvaste materiaal, brandstof en zuurstof doorgelaten door een gebied met een kleine dwarsdoorsnede van de mantel 22, alwaar de componenten intensief worden gemengd. Zuurstof, afgeleverd door de openingen 17 en 18 als twee stralen en tangentiaal met betrekking tot de middenspuitkop 19 verkrijgt een draaiende beweging. In de ruimte tussen het eindvlak van de 15 middenspuitkop 19 en de mahtel 22, beïnvloeden de lichamelijk draaiende zuurstofstralen en de twee-fase straal van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof elkaar en wordt de laatste door de eerste in draaiende beweging gebracht. Bij het binnentreden in het nauwe gedeelte van de mantel 22, mengen zuurstof en het verpoederde mengsel 20 van het vuurvaste materiaal en brandstof intensief, dankzij de draaiende beweging van de componenten en de indringing van zuurstof in de straal van het vuurvaste materiaal- brandstofmengsel nagenoeg onder een rechte hoek met betrekking tot de stroomrichting van de laatste. Het mengsel van het vuurvaste materiaal, brandstof en zuurstof, tredend uit de uitvoer 25 van de mantel 22 is goed voorbereid voor ontsteking. Bij contact met gassen met een hoge temperatuur van de werkruimte van een metallurgische eenheid, ontsteekt de brandstof en brandt dicht nabij de uitvoer, waarbij het proces tot voltooiing komt in een gering volume.

Deze lansconstructie is het geschiktst voor het guniteren van 30 kleine metallurgische eenheden. Bovendien kan de lans van dit type worden gebruikt voor het guniteren van naar beneden gerichte oppervlakken, zoals bovenvlakken van open haard ovens. De effectiviteit van deze lansen bij het guniteren van bovenbedekkingen van open haard ovens, bestaat in een toeneming van de levensduur van 35 %.

35 De lans volgens de uitvinding kan worden toegepast bij repara ties van bekledingen van metallurgische eenheden en op verscheidene andere toepassingen in de metallurgische en machinebouwindustrieën.

Het meest effectieve gebied voor de toepassing van de onderhavige ρ·η n .7 n ftö -16- 21431/JF/jl uitvinding is echter de reparatie van metallurgische eenheden onder toepassing van hitte, waarbij de temperatuur van de bekleding ligt boven het ontstekingspunt van de brandstof. Bijvoorbeeld de bekleding van een convertor kan het best opnieuw geconditioneerd worden, direct nadat de 5 straal is afgetakt en de slakken zijn afgevoerd, zolang de bekledings-temperatuur blijft binnen het 1200 °C tot 1400 °C bereik.

De lans volgens de uitvinding kan worden gebruikt bij reparaties van cilindervormige metallurgische eenheden, zoals convertors en staal-uitgietende gietpannen.

10 Bovendien kan de vlam-ëuniteringslans worden toegepast voor het guniteren van vlakke oppervlakken, inclusief die welke naar beneden zijn gericht, zoals zijwanden en bovenbedekkingen van van staal bereidende, ver-hittings- en andere typen ovens.

-CONCLUSIES- 800 3 0 89

Claims (8)

1. Vlam-guniteringslans, omvattende een water-gekoelde behuizing, waarbinnen pijpen concentrisch zijn ingericht voor enerzijds het toevoeren 5 van een verpoederd mengsel van vuurvast materiaal en brandstof en anderzijds het toevoeren van zuurstof, waarbij aan de uitvoeren van de pijpen spuitkoppen zijn gemonteerd voor het afleveren van enerzijds het verpoeder-de mengsel van vuurvast materiaal en brandstof en anderzijds voor het afleveren van zuurstof, met het kenmerk, dat de spuitkop (5) voor het afleveren 10 van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof en de spuitkop (6) voor het afleveren van zuurstof longitudinaal met betrekking tot de pijpen (3 en 4) in tweetallen en coaxiaal in elk paar zijn ingericht, terwijl het uiteinde van elke spuitkop (5) voor het afleveren van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof is geplaatst bene-15 den het uiteinde van elke respectieve spuitkop (6) voor het toevoeren van zuurstof op een afstand gelijk aan één tot vijf keer de binnendiameter van de spuitkop (5) voor het afleveren van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof, waarbij tenminste één van de spuitkoppen '(5 of 6) van elk tweetal gedeeltelijk of totaal anders dan cilindervormig in 20 dwarsdoorsnede is.

2. Vlam-guniteringslans volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat elke spuitkop (6) voor het afleveren van zuurstof elliptisch van vorm is.

3· Vlam-guniteringslans volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het buitenoppervlak van elke spuitkop (5) voor het afleveren van het 25 verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof is voorzien van groeven (7) met een diepte gelijk aan tussen 0,8 en 1,2 maal de minimale breedte van de spleet tussen de spuitkop (5) voor het afleveren van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof en de spuitkop (5) voor het afleveren van zuurstof.

4. Vlam-guniteringslans volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat elke spuitkop (8) voor het afleveren van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof is voorzien van afwisselend ingerichte inwendige groeven (9) en uitwendige groeven (10), welke wigvormig in dwarsdoorsnede zijn, longitudinaal wijd uitlopen naar het uiteinde van 35 de spuitkop (8) en een hoek van 5 tot en met 25°maken met betrekking tot de middenas van de spuitkop (8).

5. Vlam-guniteringslans volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat elke spuitkop (12) voor het afleveren van het verpoederde mengsel van pon 3 n89 -18- 213^1/JF/jl het vuurvaste materiaal en brandstof is voorzien van longitudinale sleuven (13) met een breedte liggend tussen 0,1 en 0,3 keer de binnendiameter van de spuitkop (12) en een hoogte van niet minder dan één binnendiameter van de spuitkop (12), waarbij de sleuven (13) tangentiaal zijn georiënteerd met 5 betrekking tot het binnenoppervlak van de spuitkop (12) voor het afleve -ren van het verpoederde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof.

6. Vlam-guniteringslans volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat elke spuitkop (15) voor het afleveren van zuurstof is verdeeld in twee delen, waarvan een bodemdeel (16) elliptisch in de dwarsdoorsnede is en 10 waarvan de wanden zijn voorzien van twee openingen (17 en 18) aangebracht in diametraal tegenover elkaar liggende quadranten en tangentieel geöriën-teerd met betrekking tot een spuitkop (19) voor het afleveren van verpoe-derd mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof.

7. Vlam-guniteringslans volgens conclusie 6, met het kenmerk, 15 dat een conische mantel (22) is gemonteerd binnen elke spuitkop (15) voor het afleveren van zuurstof op enige afstand van het uiteinde ervan, waarbij de kleine basis van de mantel (22) naar binnen is gericht.

8. Vlam-guniteringslans volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat dichtbij een spuitkop (19) voor het afleveren van het verpoe- 20 derde mengsel van het vuurvaste materiaal en brandstof en nabij elke opening (17 en 18) in het bodemdeel (17) van de spuitkop (15) voor het afleveren van zuurstof een wigvormig inzetstuk dusdanig is gemonteerd dat één van de oppervlakken ervan het binnenoppervlak van een respectieve opening (17 of 18) voortzet. Eindhoven, mei 1980 800 3 0 89