Feuerfeste Blaslanze und Verfahren zu deren Herstellung

Abstract

 Eine feuerfeste Blaslanze hat im Lanzenkopf (3) einen Ringspalt (8), durch den eine gleichmäßige Rundumspülung gegeben ist und die Gefahr eines Verstopfens nicht mehr auftritt. Zur Herstellung des Ringspaltes wird eine Lochfolie (6) verwendet, die beim Aushärten der Blaslanze schmilzt und lediglich an den Stellen der Löcher (12) Stege (9) bildet, durch den zwei Kopfteile (3', 3") monolithisch miteinander verbunden sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine feuerfeste Blaslanze zum Eintauchen in eine Metallschmelze gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie auf ein Verfahren zu deren Herstellung.

[0002] Die AT-PS 225 213 zeigt eine Blaslanze zur Einbringung von Zusatzstoffen in kohlenstoffhaltige Eisenbäder und weist mehrere konzentrische Rohre auf, die am Kopf der Lanze einen Ringspalt bilden, an denen das Gas axial austritt. Das Gas soll dann auf die Oberfläche des Bades auftreffen. Zum Eintauchen in ein Bad ist diese Lanze nicht geeignet.

[0003] Die DE 25 46 647 B2 zeigt eine Tauchlanze mit zwei konzentrischen Rohren, von denen das Innere eine axiale Öffnung und das Äußere eine radiale Öffnung hat. Am kopfsseitigen Ende sind die beiden Rohre dicht miteinander verbunden. Im Betrieb tritt das in die Schmelze einzubringende Gas in der Hauptsache aus der zentralen Öffnung aus, mit der Folge, daß sich dort größere Gasblasen ansammeln, was zu einem "Pulsieren" des Gases führt und weiter, daß größere Gasblasen in das Bad gelangen statt kleine, fein verteilte.

[0004] Die DE 195 04 941 A1 zeigt einen Gasspülstein, der durch Gießen eines feuerfesten Materials in eine Hohlform, in die ein aus einer ausschmelz- oder ausbrennbaren Substanz gebildeter, offener Hohlkörper nach Art einer Hülse eingesetzt ist, hergestellt wird. Die Seitenwandungen des Hohlkörpers weisen flächige Durchbrüche auf, in denen später zwischen den Gasdurchtrittskanälen bestehende Wandbereiche des Gasspülsteins gebildet werden. Nach dem Abbinden des feuerfesten Materials wird der Hohlkörper ausgeschmolzen oder ausgebrannt, womit sich dann ein Gasspülstein bildet, der Gasdurchtrittskanäle in Form von Fugen aufweist.

[0005] Blaslanzen für das Einbringen von Gasen und insbesondere von Argon und Stickstoff in Metallschmelzen (auch Spüloder Tauchlanze genannt) bestehen heute aus einem metallischen Trägerrohr und einer hoch feuerfesten Ummantelung. Die Zuleitung des Gases erfolgt oberhalb der Schmelze an einem Ende des Rohres. Nach Eintauchen der Spüllanze in die Metallschmelze erfolgt der Gasaustritt über Düsen, die axial in Verlängerung des Rohres (DE 297 00 948 U1) oder auch radial verlaufen können. Die Anzahl der Düsen variiert in der Praxis von eins bis drei. Der Düsendurchmesser liegt in der Praxis zwischen 3 und 12 mm.

[0006] Das Einblasen erfüllt folgende Zwecke:

a) Homogenisierung der Metallschmelze

b) rasche Auflösung der Legierungsmetalle

c) Homogenisierung der Metalltemperatur.

[0007] Mit den bekannten Blaslanzen und der heutigen Düsenspültechnik erhält man aber auch folgende Nachteile:

Es bilden sich große Gasblasen mit einer geringen Reaktionsoberfläche;

beim Aufsteigen der Gasblasen kommt es zu "Pulsationen", d.h. viele Blasen summieren sich zu sehr großen Blasen, die starke Turbulenzen an der Badoberfläche hervorrufen;

starke Oberflächenbewegungen führen zu einem starken Verschleiß der feuerfesten Ummantelung an der Lanze im Bereich Schmelze/Schlacke/Luft;

gleichzeitig erfolgt eine nicht erwünschte Reoxidation des Metalles;

bei Druckschwankungen kommt es leicht zu einem Zulaufen (Verstopfen) der Düsen. Durch diese Nachteile erhält man auch insgesamt eine geringe Lebensdauer der Blaslanzen.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Blaslanze und ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben, mit der die obigen Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll die Blaslanze eine längere Lebensdauer haben und eine Verbesserung der metallurgischen Prozeße erreichen.

[0009] Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 für die Vorrichtung und durch die im Patentanspruch 5 angegebenen Merkmale für das Herstellverfahren gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

[0010] Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, am Kopf der Blaslanze einen Ringspalt als Austrittsöffnung vorzusehen. Hierdurch erhält man eine sehr gleichmäßige Rundumspülung und die Erzeugung vieler Kleinstblasen mit großer spezifischer Reaktionsoberfläche. Dadurch erreicht man auch eine bessere Auflösung der Legierungsmetalle und eine bessere Homogenisierung der Metallschmelze und der Metalltemperatur. Durch die kleinen Glasblasen erhält man eine geringere Pulsation an der Badoberfläche, also ein sog. "soft bubbling". Auch erhält man eine geringere Metalloxidation und einen geringeren Verschleiß des feuerfesten Materiales in der Schlackenzone der Blaslanze. Die Gefahr des Zulaufens des Ringspaltes ist in der Praxis so gut wie nicht gegeben.

[0011] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1

eine schematische Darstellung der Blaslanze nach der Erfindung;

Fig. 2

eine detailiertere Darstellung einer Druckkammer der Blaslanze während eines Herstellschrittes;

Fig. 3

eine Draufsicht einer bei der Herstellung verwendeten Lochfolie; und

Fig. 4

einen Schnitt längs der Linie A-A der Fig. 1 zur Darstellung des Ringspaltes.

[0012] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Blaslanze 1, die mit feuerfestem Material 2 ummantelt ist und einen Kopf 3 aus Feuerfestmaterial aufweist, an dessen vorderem Ende sich eine Druckkammer 4 befindet. Im Bereich der Druckkammer 4 ist der Kopf mit einem Deckel 7 abgeschlossen, der über eine Vielzahl von Stegen 9 mit dem Rest des Kopfes 3 verbunden ist, wobei ein umlaufender Ringspalt 8 zwischen dem Deckel 7 und dem Rest des Kopfes 3 gebildet ist, der in Strömungsverbindung mit der Druckkammer 4 steht. Die Druckkammer 4 ist durch ein hohles Rohr 10 mit einer Gasquelle verbindbar. Durch den Ringspalt 8 erhält man eine gleichmäßige Rundumspülung und eine Vielzahl von Kleinstblasen mit spezifischer Reaktionsoberfläche. Die Gefahr des Zulaufens oder Zusetzens des Ringspaltes ist praktisch nicht gegeben.

[0013] Im Zusammenhang mit den Fig. 2 bis 4 wird das Herstellverfahren erläutert. Zur Bildung des Ringspaltes wird eine Folie 6 verwendet, die eine Vielzahl von Löchern 12 (Fig. 3) aufweist. Diese Folie 6 wird in eine nicht dargestellte Form eingelegt, die dann mit pastösem Feuerfestmaterial gefüllt wird, wobei die Löcher 12 der Folie 6 von dem Feuerfestmaterial durchdrungen werden, so daß der Kopf 3 der Blaslanze einerseits zwar durch die Folie 6 in zwei Teile 3' und 3" aufgeteilt wird, diese beiden Teile aber durch Stege 9 aus Feuerfestmaterial miteinander verbunden sind. Diese Stege werden an den Stellen gebildet, an denen sich die Löcher 12 befinden.

[0014] Das Aushärten erfolgt unter Wärmeeinwirkung, wobei die Folie 6 bei einer vorgegebenen Temperatur von etwa 360°C schmilzt, womit sich im Feuerfestmaterial der Ringspalt 8 bildet, der lediglich durch die Stege 9 unterbrochen ist.

[0015] Die Lochfolie hat eine Dicke von 0,3 bis 0,5 mm. Andere Stärken bis zu mehreren mm sind aber auch möglich. Auch kann die Folie gewellt sein, so daß sich ein gewellter Spalt in Umfangsrichtung ergibt. Auch kann die Folie in radialer Richtung gewellt sein, so daß der Ringspalt 8 in Strömungsrichtung des Gases gewellt ist. Statt der Lochfolie kann auch ein Netz aus schmelzbarem Material verwendet werden.

[0016] Die Breite der Stege 9 in Umfangsrichtung kann im weiteren Umfange variiert werden, indem der Durchmesser der Löcher 12 variiert wird. Die Löcher können auch so in der Folie angeordnet sein, daß sie in der Mantelfläche liegen, so daß die Stege bündig mit der Mantelfläche zum Liegen kommen.

Ansprüche

1. Feuerfeste Blaslanze zum Eintauchen in eine Metallschmelze und Einbringen von Gas in die Metallschmelze mit einem Kopf, der eine Gasaustrittsöffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kopf (3) durch einen Ringspalt (8) in zwei Teile (3', 3") aufgeteilt ist, die durch eine Vielzahl von Stegen (9) miteinander verbunden sind, wobei der Ringspalt (8) die Gasaustrittsöffnung bildet, durch die das Gas radial austritt.

2. Blaslanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kopfteile (3', 3") monolithisch sind.

3. Blaslanze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ringspalt eine in Achsrichtung (11) gemessene Länge von 0,3 bis 0,5 mm hat.

4. Verfahren zur Herstellung einer feuerfesten Blaslanze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Einlegen einer Folie mit einer Vielzahl von Löchern in eine Form,

- Füllen der Form mit feuerfestem Material, und

- Trocknen des Feuerfestmaterials unter Einwirkung von Wärme, die zu einem Schmelzen der Folie führt und dadurch den Ringspalt bildet.

Zeichnung