EineSauerstofflanze (auchthermische Lanze genannt) ist Hauptbestandteil eines technischen Verfahrens, bei dem gasförmigerSauerstoff mit hohem Druck durch ein Metallrohr strömt, der am Ende des Rohrs mit diesem in einem Brennvorgang reagiert, wobei je nach Metallbrennstoff sehr hohe Temperaturen entstehen. Technische Konstruktionen mit einerSauerstofflanze finden für verschiedene Zwecke Anwendung.
Erfunden wurde das Brennverfahren mit Sauerstoff in den 1900er Jahren durchErnst Menne. InKreuztal (Siegerland) öffnete er im Zuge einer Vorführung der Effizienz seines Geräts mittels eines an eine Sauerstoffflasche angeschlossenen 1/2"Zoll (≈ 1,27cm) messenden Gasrohrs in Sekunden ein Stichloch amHochofen, an dem vorher mehrere Schmelzer erfolglos versucht hatten, ein Loch zu stemmen.[1]
Neben dem Verfahren bezeichnet der Begriff auch oft direkt diesen Typ vonSchneidbrenner, das heißt, eines der technischen Geräte, in denen das Verfahren derSauerstofflanze, auchSauerstoffkernlanze genannt, Anwendung findet. Hier ist auch die BezeichnungThermolanze gebräuchlich.
Die Brennerkonstruktion einer Sauerstofflanze besteht aus einem langen Hohlstab, der zur Vergrößerung der Oberfläche mit Stahldrähten gefüllt ist und von gasförmigem Sauerstoff mit hohem Druck und hoher Geschwindigkeit durchflossen wird. Nach Erhitzen und Entzünden der Flamme am Rohraustritt beginnt das Rohrmaterial unter dem Sauerstoff mit einer starkexothermen Reaktion bei Temperaturen bis zu 5.530 °C zu verbrennen. Die handelsübliche Standardvariante dieser Spezial-Brennrohre hat einen Durchmesser von 3/8 Zoll bei drei Meter Länge, mit oder ohne Gewinde und Muffe. Gängige Variationen gibt es mit Längen von 1,5 bis 6 Metern sowie Durchmessern von 1/4 und 1/2 Zoll.
Die entstehende Feuerlanze wird auf das zu trennende oder zu durchbohrende Material aufgesetzt und ständig nachgeführt. Die Temperaturen reichen aus, auch Stoffe mit sehr hohemSchmelzpunkt zum Schmelzen zu bringen. Die Sauerstofflanze wird für das Durchtrennen von Stahl, Beton (Kies, Sand undZement), Stahlbeton und Ausmauerungen verwendet. Sauerstofflanzen werden im Katastrophenschutz, aber auch in Eisen- und Stahlwerken eingesetzt (Probeentnahme, Anstich Hochofen). Durch die extrem heiße Verbrennung der Eisendrähte und auch des Eisenrohrs im Sauerstoffstrom sowie den Strömungsdruck von Flamme und Verbrennungsgas entsteht ein Schneidbrennereffekt, geschmolzenes Material und Verbrennungsgase werden durch die Gasströmung aus der Brennstelle entfernt. Da sich das Rohr am Brennschneidgerät durch den Einsatz verzehrt, muss es periodisch ersetzt werden, wenn es zu kurz wird.
Sauerstofflanzen können ohne allzu große Modifizierung auch unter Wasser eingesetzt werden; hierzu wird lediglich das verbrennende Stahlrohr z. B. mit Isolierband umwickelt, um eine zu starke Auskühlung zu verhindern, die zu einem Abbruch der Verbrennung führen könnte.
Vereinzelt wurden Sauerstofflanzen fürEinbrüche verwendet.[2]
Eine Sauerstofflanze ist wesentlicher Teil desLD-Verfahrens beimFrischen desStahls in der Stahlerzeugung. Dabei wird Sauerstoff durch ein wassergekühltes Rohr auf das flüssige, mit unerwünschten Stoffen vermengteRoheisen aufgeblasen. Die Kühlung ist notwendig damit die Lanze nicht selbst durch die Hitze und den Sauerstoff verbrennt. Kohlenstoff, Schwefel, Phosphor, Silizium und Mangan werden durch den Sauerstoff oxidiert, und je nach Stoff zu Gas oderSchlacke umgewandelt. Die freiwerdendenReaktionsenergie heizt die Schmelze auf und lässt sie durchmischen. Durch dieEntkohlung (Verbrennen des überschüssigen Kohlenstoffs) wird Roheisen zu Stahl gewandelt.
