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CN104412058A - 吹气元件和相关的气体输送管路 - Google Patents

吹气元件和相关的气体输送管路 Download PDF

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CN104412058A CN201380036101.8A CN201380036101A CN104412058A CN 104412058 A CN104412058 A CN 104412058A CN 201380036101 A CN201380036101 A CN 201380036101A CN 104412058 A CN104412058 A CN 104412058A
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Abstract

本发明涉及在冶金容器处的吹气元件以及相关的气体输送管路。

Description

吹气元件和相关的气体输送管路
技术领域
本发明涉及在冶金容器处的吹气元件(Gasspül-Element)以及相关的气体输送管路。
背景技术
吹气元件(也称作吹气砖(Gasspülstein，还称为透气砖))用于将气体(必要时气体/固体混合物)吹入到待处理的熔液(尤其冶金熔液)中。在此，气态的处理流体在带有定向的孔隙度(directed porosity)的吹气砖中沿着对应的通道切口来引导，在带有所谓的非定向的孔隙度(random porosity)的吹气砖中沿着对应的非规则的孔隙体积来引导。
吹气砖在冶金容器的底部或壁中的布置方案可以不同的方式实现。在典型的装配的情况下，吹气砖布置在相关的空心砖(well block，座砖)中。吹气件(Spüler)在外部在一端部(在该端部处输送气体)处利用机械装置固定在冶金容器处。为了拆卸或者为了更换吹气件，打开机械装置。
根据EP 0 148 337 A1，属于该机械装置的有由耐火材料构成的环状物，其包围吹气砖的气体输送管且沿径向超出吹气砖的底部。
这样的吹气砖和相关的装配装置自几十年来已经证明是有效的。然而问题在于，在更换吹气元件时的拆卸/装配花费很高、持续很长且引起相对很高的成本。
为了避免气体扩散到相邻的耐火材料中，已知构造带有金属板外罩的吹气砖。该金属板尤其在吹气件的底部区域中和在周向侧伸延。底部金属板具有开口，在该开口处联接有气体联接管，其自由地伸出超过底部金属板。该区段被称作吹气元件的“冷端”，而在吹气元件的轴向方向上相对而置的端部被称作“热端”。在安装吹气元件之后，该端部根据功能与待处理的热的熔液接触。气体通过气体联接管、开口且通过耐火材料的定向和/或非定向的毛孔吹到熔液中。
DE 38 33 502 C2提出了一种吹气砖，其不具有金属底板且不具有气体联接接管。该吹气砖的特征在于在冷端处的自由开口。装配装置将吹气砖固定在装配位置中且同时用于插入气体联接元件，以便将气体从该处引导通过吹气砖。
根据DE 38 33 502 C2的吹气砖可易于运输和装配，因为其不具有很长的气体联接管(例如，根据EP 0 148 337 A1的吹气砖具有很长的气体联接管)。然而，根据DE 38 33 502 C2的已知的装置几乎不可密封以便防气体损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单的可行性方案，例如可简化吹气砖的装配或者拆卸且最小化气体损失。
本发明以以下思想为出发点：通过金属板包住的吹气砖具有许多优点。其具有很高的尺寸精度、避免气体损失且在运输时不敏感。后者对于气体联接管来说是有限制地适用的。
就此而言，一发明思想在于将气体联接管的长度降低到最小程度，因此，仅仅设置很短的气体联接接管。
在气体联接接管处可联接一个或多个其他的构件，例如管子、适配器等等，以便在气体源与吹气砖之间建立气体连接。
就此而言，另一发明思想在于将这样的构件和气体联接接管插到一起，以便设置成连接，即插接连接。
“插接连接”意指相邻的结构元件的对应的区段仅插到一起，以便实现气体的期望的在流动技术上的尽可能无损耗的流经。根据通常的术语，插接连接相应包括插头(male part，公件)和插口(female part，母件)。具体的几何形状是不重要的。
插接连接实现(气体输送系统的)相邻的区段在气体的流动方向上仅通过插接彼此相连接。在此，插接连接单独用于完成在最大程度上地气密的连接。这例如可由此实现，即，插接连接部的对应的区段对应地锥状/截锥状地来构造且插到一起。
因此，插接连接首先用于气密地连接相邻的结构元件(例如管件)，可选地，附加的固定元件可将相邻的区段机械地固定/紧固在插接位置中。
插接连接不需要工具，“气体管路”的待连接的部分容易地插到一起。这快速地进行，即使在很高的环境温度下。
本发明在其最一般的实施方式中涉及在冶金容器处的吹气元件，带有如下特征：
a) 耐火陶瓷体，其带有第一端部和第二端部，
b) 第二端部在吹气元件的安装状态中与金属熔液接触，
c) 第一端部在外部由金属外罩覆盖，该金属外罩具有开口，在该开口处联接有气体联接接管，
d) 吹气元件、耐火陶瓷体和气体联接接管如此构造，即，经由气体联接接管输送的处理气体流经耐火陶瓷体且在第二端部处从耐火陶瓷体离开，
e) 气体联接接管与金属外罩相连接且构造为插接连接部的插头或插口，以用于与气体输送管路的对应的插口或对应的插头相连接。
在吹气元件的底部处的气体联接接管可根据适配器的形式来设计。该适配器可与已知的结构类型的气体联接管不同。该适配器可短得多且基本上仅具有如下目的，即，提供用于气体输送管路的联接件。虽然还通过该适配器强制导引气体，然而仅经过很短的路径。根据一实施方式，适配器在气体流动的方向上的长度<20cm，经常<15cm或<10cm。适配器直接联接到吹气元件的底部处。
适配器/气体联接接管可从底部金属板向内伸延到吹气砖的陶瓷部分中或相反地向外伸延。在这两种情况下，相关的气体输送管路以其第二端部插到气体联接接管上或中，以便获得连续的气体连接。
一实施方式设置成，气体输送管路的第二端部和适配器在吹气元件的底部区域中通过插接连接彼此联接且通过附加的固定元件固定以防无意的松开。
在从吹气件的底部自由突出的气体联接接管的情况下，简单且可松开的固定可行性在于，插接元件的对应的端部区段设计有对应的内螺纹和外螺纹(根据锁紧螺母的形式)，这如在附图中示出的那样。
替代螺纹连接，例如夹紧或卡口接头同样可实现该目的。
接口连接部(气体联接接管/气体输送管路)的上述区段例如包括管件或软管件，其内截面取决于应通过该接口连接部输送至吹气砖且紧接着输送通过吹气砖的气体量。
存在如下可行性方案，即，气体联接接管或气体输送管路构造成带有烧穿防护部(Durchbruchsicherung)以防侵入的金属熔液。此外，相应的区段可具有气体通道，其至少分区段地螺旋地或锯齿形地伸延。
因此，烧穿防护部(在气体流动的方向上)布置在吹气元件的冷端之前或布置在该冷端处。烧穿防护部可设计为可更换的构件，其与气体输送管路或气体联接接管的对应的区段相连接，例如利用上述形式的插接连接。
如已经提及的那样，插接连接部可如此构造，即，插在一起的部分(尤其管区段)具有来自如下组的对应几何形状：棱柱形、锥形、截锥形、球形、抛物形。
插接连接部可具体地如此来实施，即，进一步远离吹气砖的区段的自由端具有最大的截面面积，这例如还在下面的附图说明中进行了描述。
当插接连接允许相邻的联接件的快速且可靠的气密的连接时，固定元件具有的任务是防止该连接再次松开。
就此而言，固定元件还可设计为压力或保持装置，其例如朝吹气砖的方向上压紧气体输送管路和/或将气体输送管路紧固在插接位置中。
气体输送管路的其他的区段可类似地来联接。
压力/保持元件可为在外部可摆动地固定在冶金容器处的装配装置的组成部分。
装配/拆卸装置可如此来定义尺寸，即，其在安装吹气元件之后可自由地摆动到气体联接接管之上，其中，装配装置具有开口或切口，气体联接接管和必要时气体输送管路与固定元件可引导穿过该开口或切口。
根据装配装置的构造选择气体联接元件的长度，气体联接元件是吹气砖的组成部分。
本发明的其他特征由从属权利的特征以及其他的申请文件得到。
附图说明
下面借助一些实施例进一步阐述本发明。其中：
图1以示意性的图示显示了穿过带有第一实施方式的吹气砖的冶金容器的底部区域的纵截面，
图2a-2d相应以示意性的图示显示了穿过带有第二实施方式的吹气砖的冶金容器的底部区域的纵截面，其中，分开地示出了各个装配步骤。
具体实施方式
在附图中，相同或起相同作用的构件以相同的参考标号示出。
参考标号10说明了一种截锥状的吹气砖，其带有外侧的金属板外罩12和金属板底部14，金属板底部14具有中间开口16。
在示出的装配位置中，带有多孔的区段10p的耐火陶瓷体10k在开口16之上伸延，气体可在箭头方向G上从吹气砖10的下部的冷端10u通过耐火陶瓷体传送至其(未示出的)上部的热端10o。
用于吹气砖10的气体联接接管20相对于多孔的区段10p围绕开口16伸延。带有轴向的气体通道26的气体联接接管20在示出的装配位置中从开口16向下延伸。
气体联接接管20具有与吹气元件10间隔开的第一端部20.1和与吹气元件10相邻的第二端部20.2。第二区段20.2焊接在金属底部14处(焊缝22)。
在第二端部20.2的区域中，气体联接接管20在内部具有截面变化，其中，面对吹气砖10的部分具有更大的截面。在该区段中松动地布置有物体24。物体24在无气体压力的情况下处在气体通道26的所说明的截面减小的肩部上。物体24在气体压力的作用下从肩部升起且朝吹气砖10的方向上运动。布置在物体24之上的保险销28防止物体24阻塞开口16。
气体通道26在相对而置的第一端部20.1处锥状地向下且向外扩宽。气体输送管路30的第二端部30.2气密地插入到该部分中。端部30.2相应截锥状地(喷嘴状地)来设计，并且端部30.2的逐渐变细的端部处在上方。端部20.1形成插接连接部的插口，端部30.2形成插接连接部的插头。
在装配位置中，气体输送管路30少许在气体联接接管20的第一端部20.1之下在外部具有肩部32。靠着肩部32贴靠有固定元件40的环形的内部的凸台42，固定元件40同样为管状。固定元件40在凸台42之上的区域中具有内螺纹42i，其拧紧到气体联接接管20的同样在外部呈柱状的第一端部20.1的对应的外螺纹20.1a上。固定元件40在凸台42之下管状地向下延伸直至沿径向向外延伸的轮盘44以用于锁定。
在该实施例中，气体联接接管20和气体输送管路30的接口连接利用沿轴向插在一起的区段20.1、30.2形成，其中，插接连接经由固定元件40固定以防松开。
在相关的冶金容器的外壳50处，装配装置60经由铰链62固定成可摆动，其中，图1显示了装配位置，在其中，装配装置搭接气体联接接管20以及气体输送管路30的第二端部30.2与环形元件64。环形元件64借助于把柄66相对于固定的外壳50固定在示出的位置中。在此，元件64靠着套筒68贴靠，套筒68包围气体联接接管20的第二端部20.2。套筒68是在吹气元件10之下的耐火的衬套的组成部分。气体联接接管20的第一端部20.1向下伸出超过套筒68。
该装配很简单，因为装配装置60可在气体输送管路30插接且固定到气体联接接管20上之前摆动到所说明的位置中。在零件20、30的气密的连接之前，对吹气砖10进行可靠地定位。精确地调节接口连接部的气体联接接管20，从而可非常简单、精确且快速地实现与气体输送管路30的插接连接。气体输送管路30的长度是任意的。气体输送管路30还可包括多个子区段，其又可通过插接连接(或其他方式)气密地彼此连接。
这同样适用于根据图2的实施方式。该实施方式与根据图1的变型方案的区别首先在于如下特征：
－气体联接接管20根据适配器的形式来设计，其固定(此处：焊接)在吹气砖10的金属底部14处。适配器向下伸出超过底部14仅10mm且在端部(20.1)处设计成类似于根据图1的气体联接接管20的第一端部20.1。类似地，这适用于在图2中的气体联接接管的第二端部20.2。换而言之：在根据图2的示例中，气体联接接管20和联接的气体输送管路30经由插接连接彼此连接；
－根据图2的气体输送管路30在端部(30.1、30.2)之间并未设计为管(如在图1中那样)，而是设计为厚壁的柱体，并且同时满足烧穿防护的功能。此外，气体通道26在第二端部30.2与第一端部30.1之间根据螺旋(或螺旋线)的形式来设计。如果沿径向向外(沿着螺旋)导引的金属熔液侵入到气体通道26中，用于熔液的路径因此延长，以便熔液可更快地冷却，直至其凝固。这在原理上是已知的且此处不作详细说明；
－根据图2的气体输送管路30的第一端部30.1设计成类似于根据图1的气体联接接管20的第一端部20.1且用于联接另一气体输送管路70，其设计成类似于根据图1的气体输送管路30；
－装配装置60的环形元件64在装配位置中直接靠着气体输送管路30的厚壁部分的下侧贴靠；
－图2a-2d相应显示了用于该实施方式的各个装配步骤。首先将吹气砖10(带有联接的适配器20)安装在冶金容器的底部中(图2a)；
－打开装配装置60；
－然后将气体输送管路30连同烧穿防护部插装且拧紧到适配器20上(图2b)。随后将装配装置摆动到两个零件20、30之上(图2c)且固定零件30；
－在最后的步骤中，将另一气体输送管路70以其上端70.2插接到气体输送管路30的下部的区段30.1上且经由螺旋固定元件进行固定，类似于在端部20.1、30.2中的情况那样(图2d)。

Claims (14)

1. 一种用于冶金应用的吹气元件(10)，带有如下特征：
a) 耐火陶瓷体(10k)，其带有第一端部(10u)与第二端部(10o)，
b) 所述第二端部(10o)在所述吹气元件(10)的安装状态中与金属熔液接触，
c) 所述第一端部(10u)在外部由金属外罩(12)覆盖，该金属外罩具有开口(16)，气体联接接管(20)联接到开口(16)处，
d) 所述吹气元件(10)、所述耐火陶瓷体(10k)和所述气体联接接管(20)如此构造，即，通过所述气体联接接管(20)输送的处理气体流经所述耐火陶瓷体(10k)且在所述第二端部(10o)处从所述耐火陶瓷体(10k)离开，
e) 所述气体联接接管(20)与所述金属外罩(12)相连接且构造为插接连接部的插头或插口，以用于与气体输送管路(30)的对应的插口或对应的插头相连接。
2. 根据权利要求1所述的吹气元件，其特征在于，所述气体联接接管(20)以至所述金属外罩(12)的联接区域(22)为出发点远离陶瓷体(10k)伸延。
3. 根据权利要求1所述的吹气元件，其特征在于，所述气体联接接管(20)以至所述金属外罩(12)的联接区域(22)为出发点朝所述陶瓷体(10k)的方向上伸延。
4. 根据权利要求1所述的吹气元件，其特征在于，构造为插头的所述气体联接接管(20)在外部具有如下几何形状：锥形、截锥形、棱柱形。
5. 根据权利要求1所述的吹气元件，其特征在于，构造为插口的所述气体联接接管(20)在内部具有如下几何形状：负锥形(negativer Kegel)、负截锥形(negativer Kegelstumpf)、负棱柱形(negatives Prisma)。
6. 根据权利要求1所述的吹气元件，其特征在于，所述气体联接接管(20)构造成带有烧穿防护部以防止侵入的金属熔液。
7. 根据权利要求1所述的吹气元件，其特征在于，所述气体联接接管(20)构造成带有止回阀(26,28)。
8. 根据权利要求1所述的吹气元件，其特征在于，其气体联接接管(20)在所输送的气体的流动方向(G)上具有小于20cm的长度。
9. 根据权利要求1所述的吹气元件，其特征在于，其气体联接接管(20)在其自由端(20.1)处具有外螺纹。
10. 一种用于根据权利要求1－9中任一项所述的吹气元件的气体输送管路(30)，其带有第一端部(30.1)和第二端部(30.2)以用于联接到所述吹气元件的气体联接接管(20)处，其中，所述第二端部(30.2)对应于所述气体联接接管(20)构造为在所述气体联接接管(20)与所述气体输送管路(30)的第二端部(30.2)之间的插接连接部的插头或插口。
11. 根据权利要求10所述的气体输送管路，其特征在于，当所述第二端部(30.2)构造为插头时，所述第一端部(30.1)构造为插口。
12. 根据权利要求10所述的气体输送管路，其特征在于，所述第一端部(30.1)构造成用于联接到另一气体输送管路(70)处。
13. 根据权利要求10所述的气体输送管路，其特征在于，所述第一端部(30.1)构造成用于联接到气体源处。
14. 根据权利要求10所述的气体输送管路，其特征在于，所述第二端部(30.2)具有向内指向的梯级部(42)和内螺纹(40i)，内螺纹(40i)在所述梯级部(42)与所述第二端部(30.2)的自由的边缘之间延伸。
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