DE2437644B2

DE2437644B2 - Sauerstofflanze für Konverter

Info

Publication number: DE2437644B2
Application number: DE2437644A
Authority: DE
Inventors: Giovanni Maria Prof. Neapel Carlomagno; Antonio Taranto Cecere; Bruno Neapel Costa; Nicola Taranto Muni; Luigi Prof. Napolitano
Original assignee: ITALSIDER SpA GENUA (ITALIEN)
Current assignee: ITALSIDER SpA GENUA (ITALIEN)
Priority date: 1973-08-08
Filing date: 1974-08-05
Publication date: 1979-04-19
Also published as: US3957258A; GB1470190A; FR2240293A1; IT997285B; FR2240293B1; DE7426603U; NL7410692A; JPS5072804A; DE2437644C3; JPS5729531B2; DE2437644A1; NL180235C; BE818567A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Sauerstofflanze für Konverter, zum Einblasen von Sauerstoff in ein Schlacken enthaltendes flüssiges Metallbad, mit mindestens einer Düse für den Sauerstoffaustritt, welche einen sich verengenden, gegen eine Einschnürung konvergierenden Abschnitt und einen sich erweiternden, von der Einschnürung aus divergierenden Abschnitt aufweist, der im wesentlichen konkav geformt und dessen Profillinie durch einen einzigen Kurvenast zweiter Ordnung gebildet ist.

Bei einer aus der US-PS 35 59 974 bekannten Lanze dieser Art weist die verhältnismäßig kurze Einschnürung jeder Düse durch zwei scharfe Ringkanten gegen den kon- bzw. divergierenden Abschnitt der Düse abgegrenzte Ränder auf und verengt sich die an den divergierenden Abschnitt der Düse anschließende Zone mit der Austrittsöffnung der Düse nach außen. Damit sind mehrere Nachteile verbunden. Erstens findet zwischen dem konvergierenden Abschnitt und dem divergierenden Abschnitt an der Einschnürung der Düse ein abrupter Übergang der Strömung vom Unter- in den Überschallbereich statt, der nicht erwünscht ist, weil er Störschwingungen und Wirbel zur Folge hat. Zweitens ändert sich die Strömung an der Austrittsöffnung der Düse mit fortschreitendem Verschleiß des die Austrittsöffnung bildenden Düsenmaterials, so daß unvorhersehbare, störende Effekte auftreten können. Drittens bewirkt die Verjüngung der Austrittszone außer Dissipation eine Störung der freien Strömung im Sauerstoffstrahl.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sauerstofflanze der eingangs genannten Art zu schaffen, welche diese Nachteile vermeidet und mit Düsen ausgestattet ist, von denen jede eine ungestörte, zeitlich stabile Strömung hoher Energie erzeugt, mit der sich metallurgisch die besten Wirkungen erzielen lassen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einschnürung zwei in den kon- bzw. divergierenden Abschnitt übergehende, konvexe Zonen aufweist, deren axiale Länge jeweils ein Zehntel des Durchmessers des im Bereich der Einschnürung liegenden engsten Düsenquerschnittes beträgt, und daß sich an der divergierenden Abschnitt eine die Austrittsöffnung der Düse bildende zylindrische Zone anschließt, deren axiale Länge ein Zehntel des genannten Durchmessers beträgt. Die Einschnürung kann wie aus den beiden konvexen Zonen bestehen oder zusätzlich eine dazwischenliegende zylindrische Zone aufweiser.. Dadurch, daß die Einschnürung der Düse an ihren Enden zwei konvexe Zonen aufweist, deren Länge in einem bestimmten Verhältnis zum Durchmesser der Einschnürung steht, wird als erstes erreicht, daß ein allmählicher Übergang vom konvergierenden Abschnitt zur Einschnürung und von der Einschnürung zum divergierenden Abschnitt stattfindet, welcher bewirkt, daß die im Austrittsquerschnitt des konvergierenden Abschnittes noch Unterschallgeschwindigkeit aufweisende Strömung kontinuierlich auf Schallgeschwindigkeit gebracht wird, die gegebenenfalls in einer zylindrischen Mittelzone der Einschnüiung kurze Zeit beibehalten wird, worauf die Strömung ebenfalls kontinuierlich auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt wird, mit der sie am Eintrittsquerschnitt des diviergierenden Abschnittes in diesen überwechselt Dadurch, daß sich an den divergierenden Abschnitt eine zylindrische Zone anschließt, deren Länge im gleichen Verhältnis zum Durchmesser der Einschnürung steht, wird zudem erreicht, daß ein Abbrand des die Austrittsöffnung der Düse bildenden Düsenrandes nicht zu einer sich störend bemerkbar machenden Verkürzung des divergierenden Abschnittes, sondern lediglich zu einer Verkürzung der angefügten Zone führt, die unschädlich ist, weil diese die Strömung führende Zone zylindrisch ist, so daß die Austrittsöffnung der Düse trotz des Verschleißes am Düsenrand formbeständig bleibt. Ferner werden dadurch Energieverluste und Unregelmäßigkeiten des Sauerstoffstrahls am Ende der Düse bzw. außerhalb dieser vermieden. Es sorgen also die beiden Randzonen der Einschnürung, welche die Einschnürung entweder allein oder zusammen mit einer zylindrischen Mittelzone bilden, und die Randzone an der Austrittsöffnung der Düse dafür, daß die Strömung inner- und außerhalb der Düse einen idealen kraftvollen Verlauf nimmt und durch Verschleiß der Düse mittelfristig keine Änderung der Strömungsverhältnisse eintritt

Aus der DE-OS 16 08 319 ist eine Stauerstofflanze mit mehreren Düsen bekannt, von denen jede einen sich verengenden, gegen eine Einschnürung konvergierenden Abschnitt und einen sich anfangs erweiternden und dann verjüngenden, von der Einschnürung aus divergierenden Abschnitt aufweist, der ungefähr konkav geformt ist. Die Düse der bekannten Lanze sind Venturi-Rohre, die keine jeweils die Austrittsöffnung der Düse bildenden zylindrischen Zonen aufweisen, wie sie für die Düsen der erfindungsgemäßen Lanze kennzeichnend sind. Außerdem sind die bei der bekannten Lanze vorhandenen, in den konvergierenden Abschnitt bzw. den divergierenden Abschnitt übergehenden beiden konvexen Zonen der keine zylindrische Zwischen- oder Mittelzone aufweisenden Einschnürung nicht so bemessen, wie dies für den Erfindungsgegenstand charakteristisch ist. Bei den Düsen der bekannten Lanze macht die axiale Länge der konvexen Zonen der Einschnürung jeweils ungefähr zwei Zehntel des Durchmessers der Einschnürung aus. Die erfindungsgemäße Bemessungsregel kann also nicht angewandt worden sein.

Im folgenden ist die Erfindung anhand einer durch die Zeichnung beispielhaft dargestellten, bevorzugten Aus-

führungsform der erfindungsgemäßen Sauerstofflanze im einzelnen erläutert Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen schematisch dargestellten Axialschnitt durch eine Düse der Ausführungsform.

Es seinen zunächst folgende charakterist.sche, axialsymmetrische Abschnitte oder Zonen einer einen Fluidstrahl bildenden Düse definiert, und zwar: Ein konvergierender Abschnitt 1' ist der erste Düsenteil, der sich vom Anfang bis zur Kehle oder Einschnürung 2' erstreckt; die Einschnürung 2' ist der Düsenteil im Bereich des engsten Düsenquerschnitts 6' und sie erstreckt sich sowohl vor wie hinter dem Düsenquerschnitt 6' in einer Länge, die ein Zehntel des hydraulischen Durchmessers D des Düsenquerschnitts 6' beträgt. Diese Einschnürung 2' ist hauptsächlich durch eine zylinderförmige Oberfläche gebildet und die Länge der entsprechenden Zone schließt die Länge der zyiinderförmigen Oberfläche und die davor und dahinter liegenden konvexen Strecken der Länge 0,1 D' ein; ein divergierender Abschnitt 3' ist der übrige Düsenteil, d. h. der Teil von der Einschnürung 2' bis zur Austrittsöffnung 4', mit Ausnahme einer Strecke 5', die sich von der Austrittsöffnung 4' über eine Länge von einem Zehntel des hydraulischen Durchmessers D' der Einschnürung 2' ins Innere erstreckt. Schließlich ist bei der axialsymmetrischen Düse als Profil des L ängsschnittes oder kurz als Düsenprofil eine ProFillinie T vorhanden, die sich als Schnittkurve der Innenfläche der Düse, die mit dem in der Düse strömenden Fluid in Kontakt steht, und einer Halbebene ergibt, die ihren Ursprung auf der Symmetrieachse der Düse hat

Der divergierende Abschnitt 3' der Düse, der an einen anfänglich konvexen Unterabschnitt innerhalb der Zone der Einschnürung Ύ anschließt wo die Expansion der Fluidströniung beginnt, ist im wesentlichen konkav.

Die Profillinie T des divergierenden Düsenabschnittes 3' ist aus dem Ast einer einzigen parabolischen Kurve gebildet Sie weist in ihrer Gesamtheit nach der konvexen Zone im Bereich der Einschnürung 2', eine konkave Form auf, d. h. eine Form, die dem Strahl ein' Expandieren erlaubt und gleichzeitig dessen radiale Komponente beim Düsenaustritt einschränkt

Am Ende der Düse, genauer des diviergierenden Düsenabschnittes 3', verläuft die Tangente an die Profillinie T parallel zur Düsenachse, wie die Zeichnung zeigt, wo der Winkel ßein rechter Winkel ist.

Statt der parabolischen Kurve kann auch eine kreisbogenförmige Kurve die Profillinie des divergierenden Düsenabschnittes bestimmen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Sauerstofflanze für Konverter, zum Einblasen von Sauerstoff in ein Schlacken enthaltendes flüssiges Metallbad, mit mindestens einer Düse für den "> Sauerstoffaustritt welche einen sich verengenden, gegen eine Einschnürung konvergierenden Abschnitt und einen sich erweiternden, von der Einschnürung aus divergierenden Abschnitt aufweist, der im wesentlichen konkav geformt und i" dessen Profillinie durch einen einzigen Kurvenast zweiter Ordnung gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnürung (2') zwei in den kon- bzw. divergierenden Abschnitt (1', 3') übergehende, konvexe Zonen aufweist, deren axiale Länge jeweils ein Zehntel des Durchmessers (D') des im Bereich der Einschnürung liegenden engsten Düsenquerschnittes (6') beträgt, und daß sich an den divergierenden Abschnitt (3') eine die Austrittsöffnung (4') der Düse bildende zylindrische Zone (5') anschließt, deren axiale Länge ein Zehntel des genannten Durchmessers (D'^beträgt.