DE2903211C2

DE2903211C2 -

Info

Publication number: DE2903211C2
Application number: DE19792903211
Authority: DE
Inventors: Per Anders Nilsson; Gunnar Benny Harryson; Leif Torbjoern Larsson; Karl Josef Fagersta Se Poderschan; Pekka Dipl.-Ing. Ritakallio; Theo Dipl.-Ing. Luleaa Se Lehner
Original assignee: STIFTELSEN FOER METALLURGISK FORSKNING LULEAA SE
Current assignee: STIFTELSEN FOER METALLURGISK FORSKNING LULEAA SE
Priority date: 1979-01-27
Filing date: 1979-01-27
Publication date: 1987-12-10
Also published as: DE2903211A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lanze zum Einführen eines pulverförmigen Materials mittels Trägergas in eine Me tallschmelze, insbesondere in flüssigen Stahl, nach dem Ober begriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a lance for insertion a powdery material into a me using carrier gas tall melt, especially in liquid steel, according to the upper Concept of claim 1.

Das Einspritzen oder Einführen eines pulverförmigen Materials zusammen mit einem Trägergas direkt in Metallschmelzen kann entweder durch Düsen im Boden oder in der Wand der Pfanne oder durch eine Lanze, die in die Schmelze eingetaucht wird, erfol gen. Das Einspritzen kann verschiedenen Zwecken dienen, bei spielsweise dem Einlegieren verschiedener Elemente, der Des oxydation, der Abscheidung nichtmetallischer Einschlüsse, der Modifizierung von Einschlüssen, der Entschwefelung, Feinung, Feinkornbehandlung und Temperatureinstellung.The injection or introduction of a powdery material together with a carrier gas directly in molten metal either through nozzles in the bottom or in the wall of the pan or by a lance that is immersed in the melt Injection can serve various purposes, at for example the insertion of various elements, the des oxidation, the deposition of nonmetallic inclusions, the Modification of inclusions, desulfurization, refining, Fine grain treatment and temperature adjustment.

Beim Einspritzen mittels Lanze in eine Stahlschmelze wird der Stahl in eine Gießpfanne abgestochen, die zur Einspritzanlage verbracht wird, in der die Lanze in einem heb- und senkbaren, meistens auch drehbaren Ständer sitzt. Die Pulverzuführung wird durch ein pneumatisches Fördersystem gestartet, und die Lanze wird dabei in die Schmelze niedergesenkt. Das Einsprit zen dauert an, bis eine vorbestimmte Pulvermenge eingespeist ist, oder bis die richtige Temperatur erhalten wurde, oder während eines vorbestimmten Zeitraumes. Danach wird die Lanze hochgeführt, und die Pfanne, gegebenenfalls nach einer gewis sen Haltezeit, zum Gießen weitertransportiert.When injecting into a molten steel using a lance, the Steel tapped into a ladle leading to the injection system is spent, in which the lance can be raised and lowered, mostly also rotatable stand sits. The powder feed is started by a pneumatic conveyor system, and the The lance is lowered into the melt. The injection Zen continues until a predetermined amount of powder is fed is, or until the correct temperature has been obtained, or for a predetermined period of time. Then the lance led up, and the pan, if necessary after a certain stopping time, transported for casting.

Bei der eingangs beschriebenen Lanze zum Einführen eines pulverförmigen Materials mittels Trägergas in eine Metall schmelze, wie sie bspw. aus DE-OS 28 49 504 bekannt ist, sitzt der Auslaß in der Lanzenspitze. Diese Konstruktion bereitet jedoch gewisse Probleme, wenn die Lanze bei niedrigen Chargen gewichten, bspw. von der Größenordnung 40 Tonnen und darunter, angewendet wird. Die Badtiefe ist aufgrund des geringen Char gengewichtes klein, wodurch das eingespritzte Material zu wenig Reaktionszeit erhält und die Badoberfläche teilweise unverbraucht erreicht. Bei Einspritzung von beispielsweise SiCa in eine Stahlschmelze wird Ca beim Eintritt in die Schmelze verdampft und muß während des Aufsteigens, vor Er reichen der Oberfläche, mit der Schmelze reagieren können. Die Erfahrung lehrt jedoch, daß dies nicht der Fall ist, sondern Ca reagiert mit dem Sauerstoff der Luft oberhalb des Bades. Die Ausbeute ist infolgedessen schlecht und muß durch Erhöhung der SiCa-Menge kompensiert werden, was seinerseits eine länge re Behandlungszeit und größere Temperaturverluste zur Folge hat. Bei geringen Chargengewichten ergeben sich außerdem Probleme durch Spritzer, die durch das heftige Umrühren verur sacht werden, wodurch Stahl über den Pfannenrand schwappt, und auch das unverbrannte Ca reißt, wenn es die Badoberfläche er reicht, Stahl- und Schlacketropfen mit sich, die hinaussprit zen. Probleme entstehen ferner mit dem Verschleiß von Gieß pfanne, Lanze und Stopfenstange. Der Verschleiß von Lanze und Stopfenstange ergibt sich vermutlich durch Erosion in der Schlackenlinie, und durch das heftige Umrühren der Badober fläche wird der Ziegelschutz der Pfanne abgenutzt. Lanze und Ständer bewegen sich außerdem aufgrund von mangelnder Stabi lität. Durch Senkung der Zuführgeschwindigkeit kann hier eine Verbesserung versucht werden, was aber dazu führt, daß der Impuls an der Mündung des Lanzenauslaßes so schwach wird, daß Stahl hineinspritzt und dadurch den Auslaß verstopft. Die genannten Schwächen haben zur Folge, daß die Lebensdauer der bekannten Lanzen oft nur auf eine einzige Behandlung begrenzt ist.In the lance described at the beginning for inserting a powdery material using carrier gas in a metal melt, as is known for example from DE-OS 28 49 504, sits the outlet in the lance tip. This construction prepares however, certain problems when the lance is at low batches weights, for example of the order of 40 tons and less, is applied. The bath depth is due to the low char counterweight small, causing the injected material to receives little reaction time and the bath surface partially reached unused. With injection of, for example SiCa in a molten steel becomes Ca when entering the Melt evaporates and has to rise before Er range of the surface with which the melt can react. The However, experience teaches that this is not the case, but rather Ca reacts with the oxygen in the air above the bath. As a result, the yield is poor and must be increased the amount of SiCa can be compensated, which in turn is a long time treatment time and greater temperature losses Has. With low batch weights, there are also Splash problems caused by vigorous stirring gently causing steel to spill over the edge of the pan, and the unburned Ca also tears when it hits the surface of the bath enough drops of steel and slag with it that sprays out Zen. Problems also arise with the wear of casting pan, lance and stopper rod. Lance and wear Plug rod presumably results from erosion in the Slag line, and by violently stirring the badober the tile protection of the pan is worn out. Lance and Stands also move due to lack of stabilization lity. By reducing the feed speed, one can Attempted improvement, but this leads to the fact that Pulse at the mouth of the lance outlet becomes so weak that Injects steel and clogs the outlet. The weaknesses mentioned have the consequence that the life of the known lances are often limited to a single treatment is.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Lanze zum Einführen von pulverförmigem Material in Metallschmelzen der eingangs näher beschriebenen Art derart weiterzuentwickeln, daß sie unter Vermeidung der vorstehend genannten Probleme bei niedrigem Chargengewicht eingesetzt werden kann, ohne daß die Zuführgeschwindigkeit für das pulverförmige Material gesenkt und dadurch die Behandlungszeit verlängert werden müssen.The present invention has the task of a lance Introducing powdered material into molten metal to further develop the type described at the beginning, that while avoiding the above problems low batch weight can be used without the Feed rate for the powdery material is reduced and therefore the treatment time must be extended.

Diese Aufgabe wird bei einer Lanze der genannten Art durch die Maßnahmen gemäß der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task is performed by a lance of the type mentioned Measures solved according to the characterizing features of claim 1.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird der gesamte Gasstrom in vorteilhafter Weise durch die schrägen Auslaßkanäle geführt, wodurch sich eine günstige Verteilung des Gas/Pulver-Gemisches verbunden mit einer Verbesserung der Ausbeute und Verkürzung der Behandlungszeit ergibt. Da bei der erfindungsgemäßen Lanze das Pulver weiter weg von der Lanze verteilt wird, unterliegt die Lanze einem geringeren Verschleiß, die Badoberfläche in der Pfanne ist ruhiger und das Pulver wird in der Metall schmelze besser umgemischt. Der verminderte Verschleiß von Lanze und Stopfstange bedeutet, daß die Behandlungszeiten für Einführbehandlung nicht durch diesen Verschleiß begrenzt werden. Die Lanze kann über die auslaßfreie Lanzenspitze auf dem Boden oder der Wand der Pfanne abgestützt werden, so daß der für die Halterung der Lanze erforderliche Ständer ent sprechend leichter und kostengünstiger ausgeführt werden kann. Außerdem erreicht die Lanze beim Einfahren in die Metall schmelze bis zum Anliegen an den Pfannenboden und damit auch die Auslaßkanäle immer eine definierte Lage bezüglich des Pfannenbodens zur Schaffung reproduzierbarer Behandlungsver hältnisse. Da die Lanze mit ihrer Spitze stabil gegen den Pfannenboden steht, wird auch die Lanzenverkleidung weniger Verschleiß in Form von beispielsweise Erosion in der Schlackenlinie ausgesetzt, wie er bei einer herkömmlichen Lanze gewöhnlich vorkommt. Während eine herkömmliche Lanze nur ein einziges Mal mit derselben Verkleidung angewendet werden konnte, zeigt eine Lanze gemäß der Erfindung nach dreimaliger Anwendung noch immer keine Anzeichen von Verschleiß. Der verminderte Verschleiß von Lanze und Stopfenstange bedeutet, daß die Behandlungszeiten für Einführbehandlung nicht durch diesen Verschleiß begrenzt werden.In the solution according to the invention, the entire gas flow is in advantageously guided through the inclined outlet channels, which results in a favorable distribution of the gas / powder mixture combined with an improvement in yield and shortening the treatment time. Since with the lance according to the invention the powder is spread further away from the lance the lance less wear, the bath surface in the pan is quieter and the powder is in the metal melt better mixed. The reduced wear of Lance and stuffing rod means that the treatment times for Introductory treatment is not limited by this wear will. The lance can be opened via the lance tip be supported on the bottom or the wall of the pan so that the stand required to hold the lance speaking can be carried out more easily and cost-effectively. The lance also reaches when entering the metal melt to the bottom of the pan and thus also the outlet channels always have a defined position with respect to the Pan bottom to create reproducible treatment processes ratios. Since the tip of the lance is stable against the Pan bottom, the lance cladding is less Wear in the form of, for example, erosion in the Exposed slag line, as in a conventional Lance usually occurs. While a conventional lance only be used once with the same covering could show a lance according to the invention after three times Application still shows no signs of wear. The reduced lance and plug rod wear means that the treatment times for induction treatment are not through this wear can be limited.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Ansprüchen 2 bis 5.Further refinements of the invention can be found in the Claims 2 to 5.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is in the drawing shown and is described in more detail below.

Es zeigenShow it

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Lanze gemäß der Erfindung, Fig. 1 is a side view of a lance according to the invention,

Fig. 2 einen Längsschnitt der Lanze gemäß Fig. 1 in vergrö ßertem Maßstab, wobei ein Teil des Mittelstückes der Lanze ausgelassen ist und Fig. 2 shows a longitudinal section of the lance according to FIG. 1 on an enlarged scale, with a part of the center piece of the lance being omitted and

Fig. 3 eine Lanze gemäß der Erfindung in ihrem Ständer aufgehängt und in eine Pfanne mit Metallschmelze niedergesenkt. Fig. 3 hung a lance according to the invention in its stand and lowered into a pan with molten metal.

Die in den Zeichnungen wiedergegebene Lanze besteht aus einem inneren Stahlrohr 1 und einer rohrförmigen Verkleidung 2 aus Rohrsteinen 3. Das Stahlrohr 1 hat an seinem oberen Ende einen Kupplungsnippel 4 zum Anschließen an eine Gas- und Pulverlei tung 5 gemäß Fig. 3. Am unteren Ende der Lanze sitzt ein keramischer Körper 6 mit kugeliger Gestalt, der auf einen Gewindebolzen 7 aufgeschraubt ist, der an das untere Ende des Stahlrohres 1 geschweißt ist. Zwischen dem Körper 6 und dem untersten der Rohrsteine 3 liegt ein Düsenkörper 8 zur Vertei lung des Gas/Pulvergemisches mit drei schräg abwärts gerichte ten Auslaßkanälen 9, die einen Rohrkanal 10 im Stahlrohr 1 mit der Außenseite der Lanze verbinden und in Beziehung zueinander mit einer Teilung von 120° rund um den Umkreis des Düsenkör pers 8 angeordnet sind. Die Auslaßkanäle 9 sind vorzugsweise mit Kupferrohr ausgekleidet. Die Auslaßkanäle 9 gehen vom Rohrkanal 10 im Anschluß an einen mit Außengewinde versehenen Verteilungskörper 11 mit konischem Ende aus, der auf den Gewindebolzen 7 aufmontiert ist.The lance shown in the drawings consists of an inner steel tube 1 and a tubular casing 2 made of tubular stones 3 . The steel tube 1 has at its upper end a coupling nipple 4 for connection to a gas and powder line 5 as shown in FIG. 3. At the lower end of the lance is a ceramic body 6 with a spherical shape, which is screwed onto a threaded bolt 7 , the the lower end of the steel tube 1 is welded. Between the body 6 and the lowermost of the pipe stones 3 is a nozzle body 8 for distributing the gas / powder mixture with three obliquely downward th outlet channels 9 , which connect a pipe channel 10 in the steel tube 1 to the outside of the lance and in relation to each other with a division of 120 ° around the circumference of the nozzle body 8 pers are arranged. The outlet channels 9 are preferably lined with copper tubing. The outlet channels 9 proceed from the tube channel 10 following a distribution body 11 with a conical end, which is provided with an external thread and is mounted on the threaded bolt 7 .

In Fig. 3 ist gezeigt, wie die Lanze in eine Metallschmelze 12 in einer Pfanne mit Stahlmantel 13 und Ziegelauskleidung 14 niedergesenkt ist. Die Lanzenspitze stößt dabei mit dem ku geligen Teil des keramischen Körpers 6 gegen den Pfannenboden 15. Die Lanze ist oben an einem Ständer 16 aufgehängt. Das pulverförmige Material wird zusammen mit Trägergas über die Leitung 5 dem Rohrkanal 10 des Stahlrohres 1 zugeführt und durch den Rohrkanal 10 abwärts zu den Auslaßkanälen 9 und in die Metallschmelze 12 geleitet, wo das Pulver und das Träger gas 17 zur Schlackenoberfläche 18 aufzusteigen beginnen. Das Pulver kann hierbei besser als bei bekannten Lanzen dieser Art mit der Metallschmelze 12 reagieren, weil es einmal in drei verschiedenen Richtungen in der Metallschmelze 12 verteilt, und weil es zum anderen durch die schräg abwärts gerichteten Auslaßkanäle 9 weiter weg von der Lanze verteilt wird. Die Auslaßkanäle 9 haben in dem gezeigten Beispiel eine Schräg stellung von etwa 45° zur Lanzenachse, es können aber auch andere geeignete Werte zwischen 0 und 90°, und vorzugsweise zwischen 30 und 60° gewählt werden. Die Anzahl der Auslaßka näle 9 kann natürlich auch eine andere als, wie im Beispiel gezeigt, drei sein. Es können ein Auslaßkanal 9, zwei, vier oder noch mehr Auslaßkanäle 9 vorgesehen sein, die dabei vorzugsweise gleichmäßig rund um die Peripherie der Lanze verteilt sind. Die Lanze wird nach abgeschlossener Behandlung mit Hilfe des Ständers 16 aus der Pfanne gehoben, und diese durch Eingreifen in zwei Hebezapfen 19 wegtransportiert.In Fig. 3 it is shown how the lance is lowered into a molten metal 12 in a pan with a steel jacket 13 and brick lining 14 . The tip of the lance abuts with the spherical part of the ceramic body 6 against the pan base 15 . The lance is suspended from a stand 16 at the top. The powdery material is fed together with carrier gas via line 5 to the pipe channel 10 of the steel pipe 1 and passed through the pipe channel 10 down to the outlet channels 9 and into the molten metal 12 , where the powder and the carrier gas 17 begin to rise to the slag surface 18 . The powder can react better than with known lances of this type with the molten metal 12 because it is distributed in three different directions in the molten metal 12 and because it is distributed further away from the lance through the obliquely downward outlet channels 9 . The outlet channels 9 have in the example shown an inclination of about 45 ° to the lance axis, but other suitable values between 0 and 90 °, and preferably between 30 and 60 ° can be selected. The number of Auslaßka channels 9 can of course be other than, as shown in the example, three. An outlet duct 9 , two, four or even more outlet ducts 9 can be provided, which are preferably distributed uniformly around the periphery of the lance. After the treatment has been completed, the lance is lifted out of the pan with the aid of the stand 16 , and this is transported away by engaging in two lifting pins 19 .

Die Lanze wurde vorstehend speziell unter Bezugnahme auf Stahlschmelzen beschrieben. Sie kann jedoch auch für andere Metallschmelzen, bspw. Schmelzen von Roheisen, Kupfer, Bleile gierungen usw. angewendet werden.The lance was specifically referenced above Steel melting described. However, it can also be used for others Metal melting, for example melting of pig iron, copper, lead alloys, etc. are used.

Claims

1. Lance for introducing a powdery material by means of carrier gas into a molten metal, in particular in liquid steel, consisting of a tubular body ( 1 , 2 ) with an inner tube channel ( 10 ) with an upper inlet end and a lower outlet end for the powder transport through the tube channel ( 10 ), at least one straight outlet channel ( 9 ) connecting the pipe channel ( 10 ) to the outside of the tubular body ( 1 , 2 ) near and above the lance tip, and wherein the outlet channel ( 9 ) with the lance axis is at an angle of less than 90 ° forming and from the tube channel (10) obliquely outwards in the direction directed to the lance tip, characterized net gekennzeich that the tubular channel (10) minutes least an outlet channel (9) opens at its outlet end in the, and that the at least one outlet channel (9) runs in a nozzle body ( 8 ), on which an outlet-free ceramic body ( 6 ) forming the lance tip for abutting against the floor ( 15 ) or wall ( 13 , 14 ) connects to a pan, or that the at least one outlet channel ( 9 ) extends in a nozzle body ( 8 ) which at the same time forms an outlet-free lance tip for abutment against the floor ( 15 ) or wall ( 13 , 14 ) of a pan.

2. Lance according to claim 1, characterized in that the at least one outlet channel ( 9 ) forms an angle with the lance axis which is greater than 15 °, but less than 75 °.

3. Lance according to claim 1 or 2, characterized in that several outlet channels ( 9 ) are arranged with the same distribution around the lance periphery.

4. Lance according to claim 3, characterized in that three outlet channels ( 9 ) are arranged at a mutual angular distance of 120 °.

5. Lance according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the outlet end of the pipe duct ( 10 ) a distribution member ( 11 ) with a conical end next to the entrance of the outlet ducts ( 9 ) for a uniform distribution of the pulveriform material this is arranged.