WO2013000497A1

WO2013000497A1 - Lance head for an oxygen lance

Info

Publication number: WO2013000497A1
Application number: PCT/EP2011/060708
Authority: WO
Inventors: Ralf Czingon
Original assignee: SAAR-METALLWERKE GmbH; Saar Metallwerke GmbH
Current assignee: SAAR-METALLWERKE GmbH; Saar Metallwerke GmbH
Priority date: 2011-06-27
Filing date: 2011-06-27
Publication date: 2013-01-03
Anticipated expiration: 2013-12-27
Also published as: EP2723908A1; EP2723908B1

Abstract

The invention relates to a lance head (10) for an oxygen lance, which has at least one cooling-water conducting device (28), which has an inflow channel (24), directed from a peripheral connection region (14) to a centre axis (25) of the nozzle body (11), and an outflow channel (26), directed from the centre axis to the peripheral connection region, wherein, to form the cooling water conducting device, the inflow channel and the outflow channel are connected to each other in an angled channel transition (29) of the cooling-water conducting device, wherein the inflow channel (24) or the outflow channel (26) extends from the peripheral connection region past the centre axis of the nozzle body.

Description

Lanzenkopf für eine Sauerstofflanze Lance head for an oxygen lance

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lanzenkopf für eine Sauerstofflanze, der einen Düsenkörper mit einem auf einer Zuströmseite ausgebildeten Anschlussende aufweist, wobei das Anschlussende einen zentralen Anschlussbereich zum Anschluss an ein Sauerstoffrohr und einen peripheren Anschlussbereich zum Anschluss an eine konzentrisch zum The present invention relates to a lance head for an oxygen lance having a nozzle body with a connection end formed on an upstream side, wherein the connection end has a central connection region for connection to an oxygen tube and a peripheral connection region for connection to a concentric to

Sauerstoffrohr angeordnete Kühlwasserrohranordnung mit einem Kühlwasserzuführkanal und einem Kühlwasserrückstromkanal aufweist, wobei in dem Düsenkörper zumindest eine Düsenbohrung zur Ausbildung einer Sauerstoffdüse vorgesehen ist, die sich zwischen dem Anschlussende und einer Frontfläche des Düsenkörpers erstreckt, wobei der Lanzenkopf zumindest eine Kühlwasserleiteinrichtung aufweist, die einen von dem peripheren Anschlussbereich zur Mittelachse hin gerichteten Einströmkanal und einen von der Mittelachse zum peripheren Anschlussbereich gerichteten Ausströmkanal aufweist, wobei zur Ausbildung der Kühlwasserleiteinrichtung der Einströmkanal und der Ausströmkanal in einem abgewinkelten Kanalübergang der Kühlwasserleiteinrichtung miteinander verbunden sind. Ein Lanzenkopf der eingangs genannten Art ist aus der US 4,052,005 bekannt. Bei dem bekannten Lanzenkopf erstrecken sich die Einströmkanäle der zwi schen den Düsenbohrungen im Düsenkörper ausgebildeten Kühlwasserleiteinrichtungen bis zur Mittel achse des Düsenkörpers und bilden mit Ausströmkanälen abgewinkelte Kanalübergänge aus, di e j eweils auf derselben Seite der Mittelachse angeordnet sind wie der Einströmkanal und der zugehörige Ausströmkanal . Gleichzeitig sind sowohl der Einströmkanal als auch der Ausströmkanal j eder Kühlwasser- leiteinrichtung in derselben Düsenzwischenwand zwi schen zwei benach- harten Düsenbohrungen ausgebildet. Als Folge hi ervon ergibt sich zwischen dem Einströmkanal und dem Ausströmkanal j eder Kühlwasserleiteinrichtung in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse des Düsenkörpers in einem Kanalübergang ein Kanalwinkel , der deutlich kleiner als 90 Grad ist und etwa 45 Grad beträgt. Für den Strömungsverlauf bedeutet dies, dass die Kühlwasserströmung bei einem Übergang vom Einströmkanal in den Ausströmkanal nahezu wieder in di e Gegenrichtung umgelenkt wird. Dies führt dazu, dass sich zumindest in einem Teilbereich des Kanalübergangs eine Stauströmung ausbildet mit einer entsprechend geringen Strömungsgeschwindigkeit. Lanzenköpfe der eingangs genannten Art, wi e insbesondere der in der US 4,052,005 beschriebene Lanzenkopf, werden in Schmelzöfen bei der Stahlherstellung eingesetzt wird und dienen zum Aufblasen von S auerstoff auf die B adoberfläche eines im Ofengefäß des Schm elzofens aufgeschmolzene S chmelzbades. Aufgrund der dabei auftretenden hohen Temperaturen ist es notwendig, den Lanzenkopf mittels der im Düsenkörper ausgebildeten Kühlwasserleiteinrichtungen soweit zu kühlen, dass der Lanzenkopf in einen für den optimalen S chmelzprozess geeigneten Abstand zur B adoberfläche bewegt werden kann, ohne dass die Gefahr eines Aufschmelzens des Lanzenkopfs besteht. Mit der durch die Kühl- wasserleiteinri chtungen im Düsenkörper zirkulierenden Kühlwasserströmung soll daher für eine ausreichende Kühlung gesorgt werden. Dabei erweist es sich natürlich als wesentlich, dass ein entsprechender Kühlwasserdurchsatz im Lanzenkopf erreichbar ist. In the nozzle body, at least one nozzle bore for forming an oxygen nozzle is provided, which extends between the terminal end and a front surface of the nozzle body, wherein the lance head has at least one cooling water guide, one of the peripheral Connection region to the central axis directed towards the inlet channel and directed from the central axis to the peripheral connection region outflow channel, wherein the formation of the Kühlwasserleiteinrichtung the inflow and the outflow are connected to each other in an angled channel transition of Kühlwasserleiteinrichtung. A lance head of the aforementioned type is known from US 4,052,005. In the known lance head, the inflow of the rule between the nozzle holes formed in the nozzle body Kühlwasserleiteinrichtungen extend to the central axis of the nozzle body and form with outflow channels angled channel transitions, ej eweils are arranged in each case on the same side of the central axis as the inflow and the associated outflow channel. At the same time, both the inlet channel and the outlet channel of each cooling-water guide device are formed in the same nozzle intermediate wall between two adjacent nozzle bores. As a result, between the inflow channel and the outflow channel of each cooling water guide, in a plane perpendicular to the central axis of the nozzle body in a channel transition, there is a channel angle that is significantly less than 90 degrees and about 45 degrees. For the course of the flow, this means that the cooling water flow is almost deflected again in the opposite direction at a transition from the inlet channel into the outlet channel. As a result, at least in a subregion of the channel transition, a congestion flow forms with a correspondingly low flow velocity. Lance heads of the type mentioned above, in particular the lance head described in US Pat. No. 4,052,005, are used in melting furnaces in steelmaking and are used to inflate acid dust onto the surface of a melting bath melted in the furnace vessel of the melting furnace. Due to the high temperatures occurring, it is necessary to cool the lance head by means of formed in the nozzle body Kühlwasserleiteinrichtungen extent that the lance head can be moved to a suitable for the optimal S melting process distance to B adoberfläche without the risk of melting the lance head , With the cooling water flow circulating through the cooling water conduits in the nozzle body, adequate cooling should therefore be ensured. there Of course, it proves to be essential that a corresponding cooling water throughput in the lance head is achievable.

B ei dem aus der US 4,052,005 bekannten Lanzenkopf erfolgt aufgrund der V-förmigen Anstellung des Ausströmkanals zum Einströmkanal im Bereich des Kanalübergang j eder Kühlwasserleiteinrichtung eine extreme Reduktion der Strömungsgeschwindigkeit bis hin zur Gefahr einer zumindest lokal en Totwasserbildung in der Kühlwasserleiteinrichtung, mit der Folge des Ri sikos örtlicher Überhitzungen, die bis zur Gasblasenbildung im Kühlwasserstrom und damit zu einer Unterbrechung des Kühlwasserstroms führen können. Due to the V-shaped setting of the outflow channel to the inflow channel in the region of the channel transition of each cooling water conducting device, the lance head known from US Pat. No. 4,052,005 achieves an extreme reduction of the flow velocity up to the risk of at least localized formation of dead water in the cooling water conducting device, with the consequence of Ri sikos local overheating, which can lead to gas bubble formation in the cooling water flow and thus to an interruption of the cooling water flow.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lanzenkopf vorzuschlagen, der eine verbesserte Kühlleistung ermöglicht und insbesondere die Gefahr einer lokalen Überhitzung im Berei ch der Kanalübergänge zwischen dem Einströmkanal und dem Ausströmkanal der Kühlwasserleiteinrichtungen reduziert. The present invention has for its object to provide a lance head, which allows improved cooling performance and in particular reduces the risk of local overheating in the preparation ch the channel transitions between the inflow and outflow of the Kühlwasserleiteinrichtungen.

B ei dem erfindungsgemäßen Lanzenkopf erstreckt sich der Einströmkanal oder der Ausströmkanal von dem peripheren Anschlussbereich an der Mittelachse des Düsenkörpers vorbei , und der Einströmkanal schli eßt mit dem Ausströmkanal zur Ausbildung des Kanalübergangs in einer Eb ene senkrecht zur Mittel achse einen Kanalwinkel a größer 90 Grad ein. B ei the lance head according to the invention, the inflow channel or the outflow from the peripheral terminal portion extends past the central axis of the nozzle body, and the inflow channel schli eats with the outflow to form the channel junction in a Eb perpendicular to the center axis a channel angle a greater than 90 degrees ,

Aufgrund der besonderen Relativanordnung von Einströmkanal und Ausströmkanal bei den Kühlwasserleiteinrichtungen ergibt sich im Due to the special relative arrangement of inflow and outflow at the Kühlwasserleiteinrichtungen results in

Vergleich zu dem bekannten Lanzenkopf eine relativ gestreckte Ausrichtung der Kühlwasserleiteinrichtung mit entsprechend ausgerichtetem Strömungsverlauf, bei dem eine extreme Umlenkung der Kühlwasserströmung vermieden wird. Die Folge hiervon ist, dass di e Strömungsgeschwindigkeit im Übergang vom Einströmkanal zum Ausströmkanal wesentlich weniger reduziert wird. Eine di e S trömungsgeschwindigkeit im Übergang vom Einströmkanal zum Ausströmkanal besonders geringfügi g reduzierende Umlenkung der Kühlwasserströmung ergibt sich, wenn bei einer bevorzugten Ausführungsform der Einströmkanal mit dem Ausströmkanal zur Ausbildung des Kanalübergangs in einer Ebene parallel zur Mittelachse einen Kanalwinkel ß größer 90 Grad einschließt. Compared to the known lance head a relatively elongated orientation of the cooling water guide with appropriately aligned flow path, in which an extreme deflection of the cooling water flow is avoided. The consequence of this is that the flow velocity in the transition from the inlet channel to the outlet channel is reduced substantially less. A di e S flow velocity in the transition from the inflow to the outflow particularly niedri g reducing deflection of the cooling water flow is obtained if in a preferred embodiment of the inflow to form the channel junction in a plane parallel to the central axis includes a channel angle ß greater than 90 degrees.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform i st die Kühlwasserleiteinri chtung einstückig zusammenhängend ausgebildet ist, mit einer durch den Düsenkörper ausgebildeten monolithische Kanalwandung, derart, dass zur Ausbildung der Kühlwasserleiteinrichtung neben dem Düsenkörper kein weiteres B auteil benötigt wird. Somit kann d er Lanzenkopf mit der darin ausgebi ldeten Kühlwasserleiteinrichtung als ein monolithisches Bautei l ausgeführt werden. Zur Ausgestaltung der Kühlwasserl eiteinrichtung werden keine weiteren Bauteil e benötigt, vielmehr ist diese integraler Bestandteil des als Düsenkörper ausgebildeten Lanzenkopfs . In a particularly preferred embodiment, the cooling water conduit means is integrally formed integrally with a monolithic passage wall formed by the nozzle body, such that no further clearance is required to form the cooling water guiding device in addition to the nozzle body. Thus, the lance head with the therein-trained cooling water guide can be executed as a monolithic component. To design the Kühlwasserl EITeinrichtung no further component e are needed, but this is an integral part of the nozzle body formed as a lance head.

B ei einer bevorzugten Ausgestaltung des Lanzenkopfs ist dieser als Umformteil, insbesondere als S chmiedeteil ausbildet, bei dem die Kühlwasserleiteinrichtung durch eine im Düsenkörper zusammenhängend ausgebildete B ohrungswandung ausgebildet ist. Somit ist es möglich, den Lanzenkopf nachfolgend d em Umformvorgang ausschließli ch in spanend er B earbeitung, wie Bohren, Drehen, Fräsen, herzustellen. In a preferred embodiment of the lance head, the latter is designed as a formed part, in particular as a forged part, in which the cooling water guiding device is formed by a wall of bores formed integrally in the nozzle body. Thus, it is possible, the lance head following d the forming process exclusively in machining he Bbeitbeitung, such as drilling, turning, milling, manufacture.

Wenn der Düsenkörper zur Ausbildung einer Mehrzahl von S auerstoffdüsen eine Mehrzahl von Düsenbohrungen aufweist, wobei die Düsenboh- rungen durch vom Düsenkörper ausgebildete Düsenzwischenwände beabstandet sind und zur Ausbildung einer Mehrzahl von Kühlwasserlei teinrichtungen jeweils ein Einströmkanal und ein daran anschließender Ausströmkanal in unterschiedlichen Düsenzwischenwänden ausgebildet sind, sind die vorstehend erläuterten Vorteile, insbesondere betreffend eine mögli chst geringe Strömungsumlenkung im Berei ch des Kanalübergänge und damit verbunden eine möglichst geringe Geschwindigkeitsre- duktion in der Kühlströmung, auch bei einem Lanzenkopf mit einer Mehrzahl von Düsen erzielbar. If the nozzle body has a plurality of nozzle bores for forming a plurality of acid nozzles, wherein the nozzle bores are spaced by nozzle interspaces formed by the nozzle body and in each case an inflow channel and an adjoining outflow channel are formed in different nozzle intermediate walls to form a plurality of Kühlwasserlei are the advantages explained above, in particular with regard to a possibly small flow deflection in the area of the channel transitions and, associated therewith, the lowest possible speed reduction. production in the cooling flow, even with a lance head with a plurality of nozzles achievable.

Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn bei einer Mehrzahl von in dem Düsenkörper ausgebildeten Kühlwasserl eiteinrichtungen di e Kühlwasser- Ieiteinrichtungen j eweils ei nen Einströmkanal und einen Ausströmkanal aufweisen, die mittels eines Kanalübergangs miteinander verbunden sind, und die Kanalübergänge der einzelnen Kühlwasserleiteinrichtungen um die Mittelachse des Düsenkörpers herum angeordnet sind. It is also particularly advantageous if, in the case of a plurality of cooling water devices formed in the nozzle body, the cooling water devices have in each case an inlet channel and an outlet channel, which are connected to one another by means of a channel transition, and the channel transitions of the individual cooling water guide devices about the center axis of the channel Nozzle body are arranged around.

Wenn darüber hinaus di e Kanalübergänge der Mehrzahl von Kühl asser- Ieiteinri chtungen des Düsenkörpers über einen Ringkanal miteinander verbunden sind , lässt sich insbesondere für den Zentralbereich d es Düsenkörpers eine wirkungsvoll e Kühlung realisi eren. In addition, if the channel transitions of the plurality of cooling water passages of the nozzle body are connected to each other via an annular channel, effective cooling can be realized especially for the central area d of the nozzle body.

Eine besonders effektive Kühlung des Zentralbereichs mit Ausbildung einer turbulenten Strömung im B ereich des Ringkanals lässt sich erzie- len, wenn der Ri ngkanal durch die ineinander übergehend ausgebi l deten Kanalübergänge der Mehrzahl von Kühlwasserleiteinrichtungen gebildet wird. A particularly effective cooling of the central region with the formation of a turbulent flow in the region of the annular channel can be achieved if the annular channel is formed by the mutually transiently formed channel transitions of the plurality of cooling-water conducting devices.

Zur Erzielung einer möglichst großen Kühlleistung ist es vorteilhaft, wenn der Einströmkanal der Kühlwasserl eiteinri chtung, der sich von dem peripheren Anschlussbereich an der Mittelachse des Düsenkörpers vorbei erstreckt, einen größeren Strömungsquerschnitt aufweist als der über den Kanalübergang angeschlossene Einströmkanal . D abei ist es insbesondere mögl ich, durch die Reduktion des Strömungsquerschnitts eine Beschleunigung der Kühlwasserströmung im Ausströmkanal zu erzeugen, um di e Temperaturerhöhung der Kühlwasserströmung im Verl auf des Einströmkanals im Hinblick auf eine annähernde Konstanz der Kühlleistung in der Kühlwasserleiteinrichtung zumindest teilweise zu kompensieren. To achieve the greatest possible cooling capacity, it is advantageous if the inflow of the Kühlwasserl eiteinri direction, which extends from the peripheral connection portion on the central axis of the nozzle body over, has a larger flow cross-section than the connected via the channel transition inlet channel. In particular, it is possible to generate an acceleration of the cooling water flow in the discharge channel by reducing the flow cross-section in order to at least partially compensate for the temperature increase of the cooling water flow in the outflow of the inflow channel with respect to an approximate constancy of the cooling capacity in the cooling water guide.

Wenn der periphere Anschlussbereich des Düsenkörpers eine profilierte Strömungskontur zur definierten S trömungsbeaufschl agung eines An- Schlussbereichs der Kühl wasserrohranordnung aufweist, kann insbesondere di e Kühlleistung am Übergang vom Düsenkörper zur Kühlwasserrohranordnung verbessert werden. If the peripheral connection region of the nozzle body has a profiled flow contour for the defined flow application of a End region of the cooling water pipe assembly, in particular di e cooling performance can be improved at the transition from the nozzle body to the cooling water pipe assembly.

Bei einer besonderen Ausführungsform ist der periphere Anschlussbereich benachbart einem Austrittsquerschnitt des Ausströmkanals mit einer Strömungsl eiteinrichtung zur Strömungsbeaufschlagung eines Anschlussendes des Außenrohrs der Kühlwasserrohranordnung versehen, so dass beispielsweise eine mittels S chweißverbindung ausgeführte Anschlusseinrichtung bevorzugt gekühlt werden kann . In a particular embodiment, the peripheral connection region adjacent to an outlet cross-section of the outflow channel is provided with a flow-through device for applying a flow to a connection end of the outer tube of the cooling-water tube arrangement, so that, for example, a connection device designed by means of welded connection can preferably be cooled.

Insbesondere bei einem Lanzenkopf mit den Merkmal en des Anspruchs 1 , aber auch unabhängi g von der Ausbildung der Kühlwasserleiteinrichtung ist es vorteilhaft, wenn in der Frontfläche des Düsenkörpers die Düsenbohrungen mit ihren Düsenaustrittsquerschnitten in Düsenmündungsmulden angeordnet sind, derart, dass ein Öffnungsrand der Düsenbohrungen in einer zu einer Düsenachse senkrechten Öffnungsebene angeordnet ist, so dass im B ereich der Frontfläche die Ausbi l dung von lokal en Überhitzungen als Folge einer asymmetrischen G asströmung im B ereich der Austrittsquerschnitte der Düsenbohrungen verhindert bzw , das Risiko des Auftretens derartiger Überhitzungen reduziert werden kann. In particular, in a lance head with the features en of claim 1, but also inde pendent of the formation of Kühlwasserleiteinrichtung it is advantageous if the nozzle holes are arranged with their nozzle outlet sections in Düsenmündungsmulden in the front surface of the nozzle body, such that an opening edge of the nozzle holes in a is arranged to a nozzle axis perpendicular opening plane, so that in the area of the front surface the development of local overheating as a result of an asymmetric flow in the region of the outlet cross sections of the nozzle bores is prevented or the risk of the occurrence of such overheating can be reduced.

Ebenfal ls insb esondere bei einem Lanzenkopf mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , aber auch unabhängig von der Ausbildung d er Kühlwasserleiteinrichtung, oder auch in Kombination mit der vorstehend erläuterten vorteilhaften Ausgestaltung von Düsenmündungsmulden in der Frontfläche des Düsenkörpers, ist es vorteilhaft, wenn in der Frontfläche des Düsenkörpers ausgebildete Düsenaustrittsquerschnitte durch eine zylindrischen Düsenaustrittskanal definiert sind, der an einen sich in Strömungsri chtung erweiternden von der Düsenbohrung ausgebil deten Expansionskanal anschließt. Hierbei bildet der zylindrische Teil des Düsenaustrittskanal einen Verschleißüberstand an der Frontfläche aus, derart, dass eine Reduzierung diese Verschleißüberstands, insbesondere durch Materialverluste am Düsenkörper infol ge Aufschmelzens, nicht zu einer wesentli chen Beeinträchtigung der Strömungsverhältnisse im Düsenaustrittsquerschnitt und zu einer entsprechenden Leistungsverringerung des Lanzenkopfs führt. Hierdurch wird die Stanzeit des Lanzenkopfs erheblich erhöht. Ebenfal ls esb special in a lance head with the features of claim 1, but also regardless of the training d he Kühlwasserleiteinrichtung, or in combination with the above-described advantageous embodiment of Düsenmündungsmulden in the front surface of the nozzle body, it is advantageous if in the front surface the nozzle body formed nozzle outlet cross-sections are defined by a cylindrical nozzle outlet channel, which adjoins a flow direction rectifying extending from the nozzle bore ausgebil Deten expansion channel. Here, the cylindrical part of the nozzle outlet channel forms a wear projection on the front surface, such that a reduction of this wear supernatant, in particular by material losses on the nozzle body as a result of melting, not to a wesentli Chen impairment of the flow conditions in the nozzle outlet cross-section and a corresponding reduction in performance of the lance head leads. As a result, the Stan time of the lance head is significantly increased.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lanzenkopfs anhand der Zeichnungen näher erl äutert, Hereinafter, a preferred embodiment of the lance head according to the invention is explained in more detail with reference to the drawings,

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 einen Lanzenkopf in Längsschnittdarstellung entsprechend dem in Fig. 2 dargestellten Schnittlinienverlauf I- I; 1 shows a lance head in longitudinal sectional view corresponding to the section line I-I shown in FIG. 2;

Fig. 2 eine Unteransicht des in Fig. 1 dargestellten Lanzenkopfs in teilweise geschnittener Darstellung; FIG. 2 shows a bottom view of the lance head shown in FIG. 1 in a partially cutaway view; FIG.

Fig. 3 eine Querschnittdarstellung des in Fig. 1 dargestellten Fig. 3 is a cross-sectional view of that shown in Fig. 1

Lanzenkopfs längs dem S chnittlinienverlauf III-III in Fig. 1 ; Lance head along the S chnittlinienverlauf III-III in Fig. 1;

Fig. 4 eine Längsschnittdarstellung des Lanzenkopf; Fig. 4 is a longitudinal sectional view of the lance head;

Fig. 5 eine isometrische Darstellung des Lanzenkopfs in Draufsicht auf die Frontfläche des Lanzenkopfs ; 5 is an isometric view of the lance head in plan view of the front face of the lance head;

Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung einer in der Frontfläche des Fig. 6 is an enlarged view of a in the front surface of

Lanzenkopfs ausgebildeten Düsenmündungsmulde; Lance head trained nozzle mouth well;

Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung der in Fig. 4 dargestellten Fig. 7 is an enlarged view of that shown in Fig. 4

Längsschnittdarstellung im Bereich einer Düsenbohrung. Longitudinal view in the area of a nozzle bore.

Fig. 1 zeigt in einem Längsschnitt einen Lanzenkopf 1 0, der einen Düsenkörper 1 1 aufweist, mit einem auf einer Zuströmseite 1 2 ausgebildeten Anschlussende 1 3. Das Anschlussende 1 3 weist einen zentralen Anschlussbereich 14 auf, an den ein S auerstoffrohr 1 5 mittels einer Schweißverbindung 1 6 angeschlossen ist . Im vorli egenden Fall ist das Sauerstoffrohr 1 5 al s S auerstoffrohranschlussstutzen ausgebildet, der mit einer hier nicht näher dargestellten Sauerstoffzuleitung verbindbar ist. 1 shows in a longitudinal section a lance head 10, which has a nozzle body 1 1, with a connection end 1 3 formed on an inflow side 1 2. The connection end 1 3 has a central connection region 14 to which an acid tube 1 5 is attached a welded joint 1 6 is connected. In the present case this is Oxygen tube 1 5 al s S urstoffrohranschlussstutzen formed, which is connectable to an oxygen supply line not shown here.

Der zentrale Anschlussbereich 14 ist umgeben von einem peripheren Anschlussbereich 1 7, der zur Verbindung mit ei n er Kühlwasserrohran- Ord nung 1 8 di ent. Die Kühlwasserrohranordnung 1 8 um fasst ein erstes, als Innenrohr 1 9 ausgebildetes Rohr, das konzentrisch zum S auerstoffrohr 1 5 angeordnet i st, und ein zweites, als Außenrohr 20 ausgebildetes Rohr, das wiederum konzentrisch zum Innenrohr 1 9 angeordnet ist. The central connection region 14 is surrounded by a peripheral connection region 1 7, the voltage for connection with ei n he Kühlwasserrohran- Ord 1 8 di ent. The cooling water tube assembly 1 8 summarizes a first, designed as an inner tube 1 9 pipe concentric to the acid tube 1 5 arranged i st, and a second, designed as an outer tube 20 tube, which in turn is arranged concentrically to the inner tube 1 9.

Sowohl das Innenrohr 1 9 als auch das Außenrohr 20 sind über Schweiß- Verbindungen 21 bzw. 22 an den Düsenkörper 1 1 angeschlossen. Both the inner tube 1 9 and the outer tube 20 are connected via welding connections 21 and 22 to the nozzle body 1 1.

Zwischen dem Innenrohr 1 9 und dem Sauerstoffrohr 1 5 ist ein als Ringkanal ausgebildeter Kühlwasserzuführkanal 23 ausgebildet, der eine Kühlwasserzuströmung zu Einströmkanälen 24 ermöglicht, die als Bohrungen im Düsenkörper 1 1 ausgebildet sind und sich, wie in Fig. 1 dargestellt, von dem peripheren Anschlussberei ch 1 7 an einer Mittelachse 25 des Düsenkörpers 1 1 vorbei bis zu Ausströmkanälen 26 erstrecken, die si ch von der Mittel achse 25 weg zum peripheren Anschlussberei ch 1 7 erstrecken, wo si e in einen Kühlwasserrückstromkanal 27 einmünden, der als Ringkanal zwischen dem Innenrohr 1 9 und dem Außenrohr 20 der Kühlwasserrohranordnung 1 8 ausgebildet ist. Jeder Einströmkanal 24 bildet zusammen mi t dem zugeordneten Ausströmkanal 26 eine Kühlwasserleiteinrichtung 28 auf, die im Übergang zwischen dem Einströmkanal 24 und dem Ausströmkanal 26 einen abgewinkelten Kanalübergang 29 aufweist. Der Kanalübergang 29 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel so ausgebildet, dass der Einströmkanal 24 und der Ausströmkanal 26 sowohl in einer Ebene parallel zur Mittelachse 25 , wie aus Fig. 1 ersi chtlich, einen Kanalwinkel ß ausbild en, der größer al s 90 Grad i st, als auch, wie aus Fig. 2 ersichtlich, in einer zur Mittel achse 25 senkrechten Ebene einen Kanal winkel ausbilden, der größer als 90 Grad ist. Hieraus ergibt sich zwar keine gradlinige Gesamtausrichtung der Kühlwasserleiteinrich- tung 28. Jedoch ist durch den mit den Winkeln a und ß ausgebildeten Kanalübergang 29, die j eweils größer als 90 Grad sind, eine vergleichsweise nur moderat abgewinkelte Ausrichtung der Kühlwasserleiteinrichtung 28 möglich, so dass bei einer Durchströmung der Kühlwasserleitein- richtung 28 mit Kühlwasser im Bereich des Kanal übergangs 29 eine entsprechend geringe S tauströmung ausgebildet wird. Between the inner tube 1 9 and the oxygen tube 1 5 designed as an annular channel Kühlwasserzuführkanal 23 is formed, which allows a Kühlwasserzström to inlet channels 24, which are formed as holes in the nozzle body 1 1 and, as shown in Fig. 1, from the peripheral Anschlußberei Ch 1 7 on a central axis 25 of the nozzle body 1 1 over to extend to Ausströmkanälen 26, the si ch of the central axis 25 away to the peripheral Anschlußberei ch 1 7 extend, where si e open into a cooling water return flow channel 27, which serves as an annular channel between the inner tube 1 9 and the outer tube 20 of the cooling water pipe assembly 1 8 is formed. Each inflow channel 24 together with the associated outflow channel 26 forms a cooling water guide device 28, which has an angled channel transition 29 in the transition between the inflow channel 24 and the outflow channel 26. The channel transition 29 is formed in the illustrated embodiment so that the inflow channel 24 and the outflow 26 both in a plane parallel to the central axis 25, as shown in FIG. Ersi slich e, a channel angle ß imbild s, which is greater than s s 90 degrees i st , And, as shown in Fig. 2, in a direction perpendicular to the central axis 25 level forming a channel angle greater than 90 degrees. Although this does not result in a straight-line overall alignment of the cooling water conducting means. However, a comparatively only moderately angled orientation of the cooling water guide device 28 is possible by means of the channel junction 29 formed with the angles α and β, which are in each case greater than 90 degrees, so that when the cooling water conducting device 28 flows through with cooling water in the Region of the channel transition 29 a correspondingly low S tauströmung is formed.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, weist der Düsenkörper im vorliegenden Fall insgesamt sechs Düsenbohrungen 30 auf, die j eweils durch Düsenzwischenwandbereiche 3 1 voneinander beabstandet in definierter radi aler Anordnung um die Mittel achse 25 herum ausgebildet sind . In den Düsenzwischenwandbereichen 3 1 erstrecken sich di e Ei nströmkanäle 24 und die Ausströmkanäle 26 der Kühlwasserleiteinrichtungen 28 , von denen in Fig. 2 der Übersi chtli chkei t halber nur eine Kühlwasserleiteinrichtung 28 dargestellt ist. Dabei verlaufen der Ein- strömkanal 24 und der Ausströmkanal 26 in unterschiedlichen Düsenzwischenwänden 3 1 , die einander gegenüberliegend angeordnet sind . Hieraus ergibt sich eine vergl ei chsweise gestreckte Ausrichtung der Kühl wasserl eiteinrichtungen 28 , As can be seen in particular from FIG. 2, the nozzle body in the present case has a total of six nozzle bores 30 which in each case are spaced apart from one another by nozzle intermediate wall regions 3 1 in a defined radial arrangement around the center axis 25. In the nozzle intermediate wall regions 3 1 extend the egg nströmkanäle 24 and the outflow 26 of the Kühlwasserleiteinrichtungen 28, of which in Fig. 2 of Übersi chtli chkei t half only one cooling water guide 28 is shown. In this case, the inflow channel 24 and the outflow channel 26 extend in different nozzle intermediate walls 3 1, which are arranged opposite one another. This results in a comparatively extended orientation of the cooling water devices 28,

Aufgrund der Mehrzahl von Kühlwasserleiteinrichtungen 28, die si ch j eweils mit ihren Einströmkanälen 24 und Ausströmkanälen 26 in den Düsenzwischenwandbereichen 3 1 zwischen den Düsenbohrungen 30 erstrecken, ergibt sich eine zur Mittelachse 25 konzentrische Anordnung von Kanalübergängen 29, die, wie in Fig. 3 dargestellt, einen Ringkanal 32 ausbilden, mit ineinander übergehend angeordneten Kanalübergängen 29. Due to the plurality of Kühlwasserleiteinrichtungen 28, the si ch in each case with their inflow channels 24 and Ausströmkanälen 26 in the nozzle intermediate wall portions 3 1 extend between the nozzle bores 30, resulting in a central axis 25 concentric arrangement of channel junctions 29, as shown in Fig. 3 forming an annular channel 32, with mutually transiently arranged channel junctions 29.

Insbesondere aus der Darstellung entsprechend Fig. 4 , in der in einer Längsschnittdarstellung des Lanzenkopfs 1 0 zwei di ametral im Düsenkopf angeordnete Düsenbohrungen 30 im Schnitt dargestellt sind, wird deutlich, dass j ede Düsenzwischenwandbereich 3 1 des Düsenkörpers 1 1 mit Einströmkanäl en 24 und Ausströmkanälen 26 versehen ist, so dass 30 eine besonders gleichmäßige Kühlung des monolithisch ausgebildeten Düsenkörpers 1 1 ermöglicht wird. In particular, from the illustration corresponding to FIG. 4, in which two nozzle bores 30 arranged dietrically in the nozzle head are shown in section in a longitudinal sectional view of the lance head 1, it becomes clear that each nozzle intermediate wall region 3 1 of the nozzle body 11 with inlet channels 24 and outflow channels 26 is provided so that 30 a particularly uniform cooling of the monolithic nozzle body 1 1 is made possible.

Dabei wird auch die Ausbildung einer im Düsenkörper 1 1 gleichmäßig verteilten Kühlleistung dadurch ermöglicht, dass, wie in Fig. 1 darge- stellt, der Ausströmkanal 26 einer Kühlwasserleiteinrichtung 28 einen verglei chsweise kl eineren Strömungsquerschnitt als der Einströmkanal 24 derselben Kühlwasserleiteinrichtung 28 aufweist, so dass es im In this case, the formation of a uniformly distributed in the nozzle body 1 1 cooling capacity is thereby made possible that, as shown in Fig. 1, the outflow 26 of a cooling water 28 a comparatively ch kl a flow cross section than the inflow channel 24 the same Kühlwasserleiteinrichtung 28, so that it in

Ausströmkanal 26 zu einer verglei chsweise beschleuni gten Strömung des im Vergl eich zum Einströmkanal 24 durch die bei der Durchströmung des Einströmkanals 24 aufgenommene Wärmemenge höher temperierten Kühlwasserstroms kommt. Outflow channel 26 to a comparatively cherweise accelerated flow of the oak in Vergl to the inflow channel 24 by the recorded during the flow of the inflow 24 heat amount of higher-temperature cooling water flow comes.

Fig. 1 zeigt auch, dass der periphere Anschlussbereich 1 7 mit einer hier ringförmig am Düsenkörper 1 1 ausgebildeten Strömungsleiteinrichtung 33 versehen ist, die dafür sorgt, dass es im Bereich eines Anschlussendes 34 des Außenrohrs 20 zur intensiven S trömungsbeaufschlagung der Schweißverbindung 22 kommt. 1 also shows that the peripheral connection region 1 7 is provided with a flow-guiding device 33 which is annularly formed here on the nozzle body 11 and ensures that the weld connection 22 is intensively applied in the region of a connection end 34 of the outer tube 20.

Wie aus einer Zusammenschau der Fig. 5, 6 und 7 deutlich wird, werden im Berei ch von Düsenaustrittsquerschnitten 39 , die durch di e Düsenbohrungen 30 in einer Frontfläche 35 des Düsenkörpers gebildet werden, Düsenmündungsmulden 36 ausgebildet, di e einen Öffnungsrand 37 definieren, der in einer zu einer Düsenachse 38 senkrechten Öffnungsebene angeordnet ist, so dass die Strömungsbedingungen, der aus den Düsenbohrungen 30 austretenden Sauerstoffströmung entlang dem As is clear from a synopsis of Figs. 5, 6 and 7, in the preparation ch of nozzle outlet cross-sections 39, which are formed by di e nozzle holes 30 in a front surface 35 of the nozzle body, nozzle orifice recesses 36 are formed, e e define an opening edge 37, the is arranged in an opening plane perpendicular to a nozzle axis 38, so that the flow conditions, the emerging from the nozzle bores 30 oxygen flow along the

Öffnungsrand 37 konstant ausgebildet sind und so dem Auftreten lokaler Temperaturspitzen am Öffnungsrand, di e zu einer weiteren unerwünschten Temperaturerhöhung des Düsenkörpers 1 1 führen könnten, entgegengewirkt werden kann. Opening edge 37 are formed constant and so the occurrence of local temperature peaks at the opening edge, di e could lead to a further undesirable increase in temperature of the nozzle body 1 1, can be counteracted.

Claims

claims

Lance head (10) for an oxygen lance, which has a nozzle body (11) with a connection end (13) formed on an inflow side (12), wherein the connection end has a central connection region (14) for connection to an oxygen tube (15) and a peripheral connection region (17) for connection to a cooling water pipe arrangement (18) arranged concentrically with the oxygen tube, having a cooling water supply channel (23) and a cooling water return flow channel (27), wherein at least one nozzle bore (30) is provided in the nozzle body for forming an oxygen nozzle which extends extends between the terminal end and a front surface (35) of the nozzle body, wherein the lance head at least one cooling water guide (28), which directed from the peripheral terminal portion to a central axis of the nozzle body inflow channel (24) and one of the central axis to the peripheral terminal portion directed outflow channel (26), wherein for forming the cooling water guiding device, the inflow channel and the outflow channel are connected to one another in an angled channel transition (29) of the cooling water guiding device,

dad ch marked,

in that the inflow channel (24) or the outflow channel (26) extends past the peripheral connection region on the central axis of the nozzle body and the inflow channel with the outflow channel to form the channel transition in a plane perpendicular to the central axis encloses a channel angle greater than 90 degrees.

Lance head according to claim 1,

characterized,

that the inflow channel (24) with the outflow channel (26) for forming the channel transition (29) in a plane parallel to the central axis (25) includes a channel angle ß greater than 90 degrees.

Lance head according to claim 1 or 2,

thereby marked,

in that the cooling water guide device (28) is integrally formed integrally with a monolithic passage wall formed by the nozzle body (11).

Lance head according to claim 3,

characterized,

in that the cooling water guiding device (28) is formed by a bore wall which is formed integrally in the nozzle body (11).

Lance head according to one of the preceding claims,

dadu ch marked,

in that the nozzle body (11) has a plurality of nozzle bores (30) for forming a plurality of oxygen nozzles, the nozzle bores being spaced by nozzle nozzle walls (31) formed by the nozzle body and a respective inflow channel (24) forming a plurality of cooling water directors (28). and a subsequent outflow channel (26) in different nozzle intermediate walls (31) are formed.

Lance head according to claim 5,

characterized geke,

in that the plurality of cooling-water guiding devices (28) each have an inflow channel (24) and an outflow channel (26) which are connected to one another by means of a channel transition (29) the channel junctions (29) are arranged around the central axis (25) of the nozzle body.

7. lance head according to claim 6,

characterized et

the channel transitions (29) are connected to one another via an annular channel (32),

8. lance head according to claim 7,

characterized,

in that the annular channel (32) is formed by the channel transitions (29) formed in one another.

9. lance head according to one of the preceding claims,

characterized,

the inflow channel (24), which extends from the peripheral connection region (17) past the central axis (25) of the nozzle body (11), has a larger flow cross-section than the outflow channel (26) connected by means of the channel transition (29).

10. lance head according to one of the preceding claims,

characterized,

the peripheral connection region (17) has a profiled flow contour for defined flow application of a connection region of the cooling water tube arrangement (18),

11. lance head according to claim 10,

characterized,

in that the peripheral connection region (17) adjacent to an outlet cross-section of the outflow channel (26) has a flow-guiding device (33) for applying a flow to a connection end (34) of an outer tube (20) of the cooling-water tube arrangement (18).

12. lance head according to one of the preceding claims,

characterized, the nozzle bores (30) with their nozzle outlet cross-sections (39) are arranged in nozzle mouth recesses (36) in the front face (35) of the nozzle body (11) such that an opening edge (37) of the nozzle bores is perpendicular to a nozzle axis (38) Opening plane is arranged,

13. lance head according to one of the preceding claims,

characterized,

in that nozzle outlet cross sections formed in the front surface (35) of the nozzle body (11) are defined by a cylindrical nozzle outlet channel, which adjoins an expansion channel which is widening in the flow direction and is formed by the nozzle bore.