SE447675B - Dysa for injektionslans - Google Patents

Description

447 675 2 f Konstant jet-geometri kan bibehållas under lång tid relativt vad som är tidl- gare känt.

Dysan enligt uppfinningen lämpar sig naturligtvis även för injektion av endast gas, såsom vid s.k. gasspolning.

Föreliggande uppfinning hänför sig således till en dysa för injektionslans, vilken lans är avsedd för injektion av främst pulverformigt material i en me- tallsmälta, såsom stålsmälta, fritt i ett bad eller i en gjuttärning och vil- ken lans innefattar företrädesvis dels ett yttre, företrädesvis keramiskt rör samt dels ett inre, företrädesvis metalliskt rör, i vilket nämnda material är avsett att, vanligen pneumatiskt, framtransporteras till lansens spets, vid vilken det pulverformiga materialet är avsett att passera ut genom åtminstone en dysa innefattande en genomloppskanal för nämnda material.

Dysan enligt uppfinningen utmärks särskilt av, att nämnda dysa, såsom i och för sig väsentligen känt, är utförd av ett material med hög nötningsbeständig- het samt med, i förhållande till smältpunkten hos det material, i vilket in- jektionen är avsedd att ske, exempelvis stål, högre smältpunkt och av, att dy- san är väsentligen rörformig samt i huvudsak tunnväggig med en ytterdiameter väsentligt mindre än lansspetsens genomsnittliga ytterdiameter, vilken dysa är anordnad att infästas i lansspetsen.

Nedan beskrivs uppfinningen närmare i anslutning till utföringsexempel samt bifogade ritningar, där - fig. l visar ett centralt längssnitt genom det spetsförsedda ändpartiet hos en utföringsform av injektionslans, där lansspetsen innefattar en första och en andra utföringsform av dysor enligt uppfinningen. - fig. 2 visar ett snitt motsvarande det i fig. l vid en annan utföringsform av injektionslans, där lansspetsen innefattar väsentligen nämnda första och andra utföringsformer av dysor, - fig. 3 visar ett snitt motsvarande snitten i fig. l och 2 genom en utförings- form av injektionslans lämpad vid korta lansar, där spetsen innefattar en dy- sa enligt uppfinningen, - fig. Å visar ett snitt motsvarande snittet i fig. 3 genom lansen enligt fig. 3, där lansen är avsedd för injektion i gjuttärning och där dysan in- nefattar ett utanför lansspetsen utstickande parti, - fig. 5 visar ett snitt motsvarande snitten i fig. l-Å, där lansspetsen in- nefattar flera dysor och där bl.a. olika dysarrangemang visas, 447 675 - fig. 6 visar en vy av ytterligare en utföringsform av en lansspets med fle- ra dysor, här tre dysor, - fig. 7 visar lansspetsen enligt fig. 6 sedd uppifrån i fig. 6, - fig. 8 visar ett längssnitt genom en dysa enligt uppfinningen, där dysans genomloppskanal är Lavalutformad, - fig. 9 visar ytterligare en Lavalutformad genomloppskanal, där kanalen till del åstadkommas medelst ett övergångsstycke, samt - fig. l0 visar en dysa enligt uppfinningen med gängförsett kopplingsstycke. l fig. l betecknas med l ett av en injektionslans innefattat yttre, företrä- desvis keramiskt rör och med 2 ett i röret l anordnat inre, företrädesvis me- talliskt rör, i vilket främst pulverformigt material, ej visat, är avsett att, vanligen pneumatiskt, framtransporteras till lansens spets 3, vid vilken det pulverformiga materialet är avsett att passera ut genom åtminstone en dysa ü,5 innefattande en genomloppskanal 6, vilken vid sitt trängsta ställe före- trädesvis är något trängre än nämnda inre rör 2.

Till höger om centrumlinjen i fig. l visas en första utföringsform av dysa Ä, där dysan är rörformig samt anordnad, infäst, i lansspetsen 3. Till vänster i fig. l visas en andra utföringsform av dysa 5, där dysan 5 är tillverkad i ett stycke med lansspetsen 3, varvid genomloppskanalen 6 utgörs av en kanal i lans- spetsen 3.

Med 7 betecknas i fig. l ett övergångsstycke anslutande till den i anslutning till lansspetsen 3 förefintliga änden 8 hos röret 2, medelst vilket övergångs- stycke det inre röret står i förbindelse med dysan b,5 och i anslutning till vilket dysan ü,S är avsedd att anordnas. Stycket 7 är fäst vid röret 2 medelst svetsfog, gängor eller liknande och medelst utvändiga gängor 9 hos stycket 7 och invändiga gängor l0 i spetsen 3 är spetsen 3 avsedd att fästas vid röret 2.

Ytterprofil hos spetsen 3 kan väljas efter behov, exempelvis såsom visas hel- draget och streckat i fig. l.

Enligt uppfinningen är dysan &,5 utförd av ett material med hög nötningsbe- ständighet samt med, i förhållande till smältpunkten hos det material, i vilket injektionen är avsedd att ske, högre smältpunkt. Lämpliga material är härvid ett keramiskt material, såsom en karbid, nitrid eller oxid, eller ett kompositmaterial av typen metallkeram eller icke-metallkeram, exempelvis en grafitiserad oxid. 447 675 “ f Mer specificerat är lämpliga och i och för sig kända neterial tätsintrad alu- miniumoxid, AIZO3, eller en metallkeram med l0-50% zirkoniumoxid, Zr02 och re- sterande del i huvudsak molybden, Mo, eller en grafitiserad oxid med 28-33% kol, C, 50-56% AIZO3 och lfi - l8% Zr02.

Vid den i fig. 2 visade utföringsformen innefattar lansspetsen 3 ett i lans- spetsen 3 insintrat övergångsstycke 7, lämpligen med klackar ll, se även fig. 6 och 7, för fixering av stycket 7 i spetsen. Härvid utsticker ett parti l2 hos stycket 7 för fästning vid röret 2 medelst svetsfog, gängor eller liknande.

Till vänster visas en utföringsform motsvarande den till vänster i fig. l, d.v.s. där spetsen även utgör dysa. Till höger visas en utföringsform med separat, rör- formig dysa Å, vilken kan sammansmtras med spetsen vid spetstillverkningen el- ler införas och fixeras i efterhand.

Vid den i fig. 3 visade utföringsformen, lämpad för korta lansar, såsom korta- re än l meter, är röret l och lansspetsen 3 utförda i samma stycke.

Vid den i fig. Å visade utföringsformen, vilken är väsentligen densamma som i fig.3, utsticker dysan Å medelst ett utskjutande parti l3 något utanför spetsen 3 för användning vid injektion i gjuttärning lå, varvid det utskjutande partiet l3 verkar sammanhållande på jeten och minskar risken för igensättníng samtidigt som det ger möjlighet till viss styrning av smältflöde och injektionsflöde i tärningen lä. a Såsom framgår av exempelvis fig. 3, och Ä kan övergångsstycket medelst ett ko- niskt parti l5 anpassas för att upptaga skillnad i innerdiameter hos röret 2 och dysan.

I fig. 5 visas olika utföringsformer av flerhålslans med dysor enligt uppfinn- ingen. Till höger om centrumlinjen i figuren, där ett övergångsstycke 7 av vä- sentligen det slag som visas i fig. l förefinns, visas utföringsformer där dy- sor Å, såsom tre radiellt riktade och i omkretsled jämnt fördelade dysor 4, förefinns anordnade antingen i spalten l6 mellan spetsen 3 och röret 2 eller, och hellre, i spetsen 3, såsom den undre dysan H. Till vänster i figuren visas en utföringsform där röret 2 nedsticker i spetsen 3 och är fäst medelst en i spetsen 3 anordnad mutter i7 eller liknande och där rörets l ände l8'är för- seglad samt där en företrädesvis keramisk plugg l9 förefinns i mutterhålet 20.

Härvid anordnas dysor enligt uppfinningen såsom visas streckat eller i spalten I6.

Det är i vissa fall lämpligt att, såsom antyds i fig. 5, vinkla dysorna Å i relation till lansens axiella riktning. Lämplig vinkel beror härvid på injek- 5 447 675 tionsförutsättningarna där, enligt fig. 5 uppätriktade dysor 4 används vid in- jektion i skänk nära botten och nedåtriktade vid injektion något under badytan samt horisontella dysor Å vid injektion i lägen däremellan. En lämplig vinkel är ofta 600 mellan dysans Å och lansens axiella riktningar.

I fig. 6 och 7 visas spetsen hos en flerhålslans, där ett övergångsstycke 7 väsentligen enligt fig. 2 förefinns. l fig. 8 och 9 visas dysor enligt uppfinningen med s.k. Lavalutformning. En Lavalutformad genomloppskanal 21 innefattar, sett i den avsedda genomlopps- riktningen ett mot ett strypställe 22 avsmalnande parti 23, nämnda strypstäl- le 22 samt ett från strypstället 22 sig vidgande parti Zü, där partierna är utformade på i princip det sätt som återges i figurerna. Raka dysor, såsom enligt fig. l-7 används då tryckkvoten tryck utanför dysan/tryck före dysan är 2 ett kritiskt värde (för N20.5Z8 och Ar 0.ë86). Då tryckkvoten är mindre än det kritiska värdet används Lavalutformad dysa, vilken jämfört med en rak medför fördelar till följd av högre utloppshastighet och pulsationsfritt flöde.

Hela Lavalutformningen kan läggas i dysan, fig. 8, eller uppdeias mellan dysa och ett övergångsstycke 7, fig. 9. Vid utformningen enligt fig. 9 kan dysan ges en konisk ytterkontur, strecket markerad i fig. 9.

Naturligtvis kan Lavalutformningen utnyttjas vid samtliga i fig. l-7 visade utföringsformer d.v.s. även i bl.a. de fall då dysan och lansspetsen är utförda i ett stycke.

För uppnående av väsentligen samma effekt som vid Lavalutformningen kan ett strikt koniskt parti, motsvarande partiet Zü, användas eller former mellan Lavalformen och den strikt koniska.

Vid rörformiga dysor Å är dessa avsedda att fixeras i lansspetsen 3 medelst kermaiskt bindemedel, krympning, gängning eller medelst direktförbindning i samband med tillverkning genom pressning eller gjutning av det keramiska lans- spetsmaterialet. Lämpligt är att dysan H inpressas i hål i röret 2 eller över- gångsstycket 7 samt fixeras medelst bindemedel, cement, i det hål i spetsen 3, i vilket dysan Ä införs. Cement används även för fogning i spalter mellan exempelvis spetsen 3 och röret l. Vid infästninu medelst gängninn i ekempel- vis övergångsstycket 7 inpressas eller motsvarande lämpligen dysan Å i ett gängförsett kopplingsstycke 25, fig. l0.

Vad beträffar dimensionerna hos rören l,2 och dysan 4 etc. kan dessa varieras inom vida gränser i beroende av bl.a. injektionsförutsättningarna. Sålunda kan 447 675 6 f dysans H innerdiameter variera mellan åtminstone lS-90% av rörets 2 innerdia- meter, varigenom en areastrypning mellan c:a 98-20% resp. erhålls. En vanlig innerdiameter på röret 2 samt ledning för pneumatisk materialtillförsel till lansen är 19mm. En lämplig dysinnerdiameter är då 3-l7mm i beroende av injek- tionsförutsättníngarna. Vid injektion i stål med enhålslans, se exempelvis fig. l, är lämplig dysinnerdiameter cza l2mm vid pulverinjektion, exempelvis CaSi-injektion och c:a 6-8mm vid gasinjektion, spolning. Vid injektion i stål med trehålslans, se exempelvis fig. 6 och 7, är lämplig dysinnerdiameter cza Ymm vid pulverinjektion och cza 3 mm vid gasinjektion. Vid en dysinnerdiameter av c:a 12 mm är en lämplig dysväggtjocklek för kommersiella aluminiumoxidrör nära Zmm, vilket ger dysan erforderlig mekanisk hållfasthet för hantering lik- som lämpliga mekaniska egenskaper vid driftstemperatur. Dysytterdiametern är dock ej av någon större betydelse utan kan tillåtas variera efter kommersiella keramikrörs standarddimensioner.

Lämplig dyslängd varierar med bl.a. den konfiguration, i vilken dysan eller dysorna är anordnade i spetsen samt spetsens dimensioner. En vanlig spetslängd i spetsens axiella riktning enligt fig. l, 2, 5, 6 och 7 är 200-2SDmm, varvid figurerna ger en uppfattning om dyslängden. Vid lans enligt fig. 3 och Ä med lans och spets i ett stycke är lämplig dyslängd i spetsen cza l00mm.

Dysan kan tillåtas fortsätta upp till åtminstone 30mm utanför lansspetsen 3, fig. Ä, där längden beror på injektionsförutsättningarna. Vid exempelvis in- jektion i en gjutstråle, där injektionslansen samtidigt utgör stoppare, kan vid en liten tärningsdiameter dysan tillåtas sticka ut cza l0-30 mm.

Funktionen hos dysan enligt uppfinningen torde till väsentlig del framgått ovan. I lansspetsen anordnas således åtminstone en av keramiskt material eller kompositmaterial utförd dysa Å medelst exempelvis bl.a. keramiskt bindemedel.

Dysmaterialet har härvid genom den höga nötningsbeständigheten och smältpunkten mycket lång livslängd med i huvudsak oförändrad dysgeometri. Genom den koniskt utformade, mjuka övergången mellan röret 2 och dysan Ä erhålls ett väsentlig- en virvelfritt flöde, vilket är önskvärt. Vid Lavaldysa har även utloppet så- dan utformning.

Såsom torde framgått ovan erbjuder dysan enligt uppfinningen väsentliga för- delar jämfört med vad som är tidigare känt. En sådan är att med en dysa med lång livslängd kan lansmaterialet väljas bättre och dyrare, d.v.s. med läng- re livslängd, än idag, varvid en lans, inklusive dysa, med lång livslängd erhålls, varigenom en ökad tillgänglighet, d.v.s. total drifttid eller ut- 7 447 675 nyttjandegrad, uppnås. Härvid förutsätts att även spetsmaterialet väljs bättre, varigenom bl.a. erforderlig stabilitet hos dyshålet/-n uppnås. Vidare kan för- delarna med Lavalutformningen utnyttjas, eftersom Lavalutformningen kan upp- rätthållas under lång tid.

Ovan har uppfinningen beskrivits i anslutning till utföringsexempel.

Naturligtvis kan fler utföringsformer och mindre förändringar tänkas utan att uppfinningstanken därför frångås.

Sålunda ryms inom den angivna gruppen av dysmaterial, d.v.s. karbider, nitrid- er, oxider och kompositmateríal av typ metallkeramer och icke-metallkeramer,_ en mängd olika material utöver de ovan angivna.

Vidare kan vid utförande enligt den vänstra delen av fig. l och 2 en dysa av material enligt uppfinningen insättas i spetsen vid spetstillverkningen och sintras samman med spetsen, varvid spetsmaterialet kan väljas oberoende av dysmaterialet. Spetsen-dysan kan således tillverkas i ett stycke och härvid utgöras av ett eller flera material alltefter behov. Detta har markerats streck- a: i Hg. 1.

Uppfinningen skall således ej anses begränsad till ovan angivna utföringsformer, utan kan varieras inom dess av bifogade patentkrav angivna ram.

Claims (13)

447 675 , _ 8 Patentkrav

1.' Dysa för injektionslans, vilken lans är avsedd för injektion av främst pulverformigt material i en metallsmälta, såsom stâlsmälta, fritt i ett bad eller i en gjuttärning och vilken lans innefattar företrädesvis dels ett yttre, företrädesvis keramiskt rör samt dels ett inre, företrä- desvis metalliskt rör, i vilket nämnda material är avsett att, vanligen pneumatiskt, framtransporteras till lansens spets, vid vilken det pulver- formiga materialet är avsett att passera ut genom åtminstone en dysa inne- fattande en genomloppskanal för nämnda material, k ä n n e t e c k n a d a v, att nämnda dysa (Ä), såsom i och för sig väsentligen känt, är utförd av ett material med hög nötningsbeständighet samt med, i förhållande till smältpunkten hos det material, i vilket injektionen är avsedd att ske, ex- empelvis stål, högre smältpunkt och av, att dysan (Ä) är väsentligen rör- Formig samt i.huvudsak tunnväggig med en ytterdiameter väsentligt mindre än lansspetsenä (3) genomsnittliga ytterdiameter, vilken dysa (4) är an- ordnad att infästas i lansspetsen (3).

2. Dysa enl. krav l, k ä n n e t e c k n a d a v, att dysmaterialet är ett keramiskt material, såsom en karbid, nitrid eller oxid, eller ett kom- positmaterial av metallkeramtyp eller icke-metallkeramtyp, exempelvis en grafitiserad oxid.

3. Dysa enl. krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v, att dysmate- rialet, av i och för sig känt slag, är tätsintrad aluminiumoxid, A120 , el- 3 ler en metallkeram med l0 - 15% zirkoniumoxid, Zr02 och resterande del i huvudsak molybden eller en grafitiserad oxid med 23 - 332 kol, 50 - 56%

4. AIZO3 och lä - l8% ZrO2. Å. Dysa enl. krav 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d a v, att den är anordnad att infästas i lansspetsen (3) medelst keramiskt bindemedel, gäng- ning eller krympning eller medelst direktförbíndning i samband med till- verkning genom pressning eller gjutning av en av keramiskt material utförd lansspets (3).

5. S. Dysa enl. krav l, 2, 3 eller Ä, k ä n n e t e c k n a d a v, att nämnda inre rörs (2) i anslutning till lansspetsen (3) förefintliga ände (8) innefattar eller ansluter till ett övergângsstycke (7), medelst vilket det inre röret (2) står i förbindelse med dysan (Ä) eller dysorna (Å) och i anslutning till vilket dysan (ü) eller dysorna (H) är avsedda att anordnas. 447 675

6. Dysa enl. krav 1, 2, 3, h eller 5, k ä n n e t e c k n a d a v, att nämnda genomloppskanal (21) är Lavalutformad och härvid innefattar, sett i den avsedda genomloppsriktningen ett mot ett strypställe (22) av- smalnande parti (23), nämnda strypställe (22) samt ett från strypstället (22) sig vidgande parti (211).

7. Dysa enl. krav 6, k ä n n e t e c k n a d a v, att åtminstone det från strypstâllet (22) sig vidgande partiet (ZÅ) innefattas av dysan (4).

8. Dysa enl. något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v, att dysan (Å) eller dysorna (Å) är anordnade i en utbytbar lansspets (3), vilken direkt eller via ett övergångsstycke (7) är avsedd att fästas vid nämnda inre rör (2).

9. Dysa enl. något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v, att dysan (Å) medelst ett utskjutande parti (13) utsticker något, såsom upptill 30 mm, utanför lansspetsen (3) för användning vid injektion i gjuttärning (ih).

10. Dysa enl. något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v, att dysans (Å) längd är cza 100 mm i lansspetsen (3).

11. Dysa enl. något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v, att lansspetsen (3) utgörs av ett material med väsentligen samma nötnings- beständighet och smältpunkt som dysmaterialet.

12. Dysa enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v, att den är avsedd för injektion av endast gas, såsom vid s.k. gasspolning.

13. Dysa enl. krav 1, 2, 3, Ä, 5, 8, 9, 10, 11 eller 12, för injektion i främst stål, k ä n n e t e c k n a d a v, att dysinnerdiamtern vid enhåls- lans är cza 12 mm vid pulverinjektion, såsom CaSi-injektion och cza 6-8 mm vid gasinjektion, gasspolning och vid trehålslans är cza 7 mm vid pulver- injektion och cza 3 mm vid gasinjektion.