DE2421417C2 - Vorrichtung zum Einblasen vorgewärmter Luft in einen Schachtofen, insbesondere Hochofen - Google Patents

Description

die ein ri

vorsprung 188750er

verbunden sind, indem ein der Blasdüse (1) an einem Kranz der Windform (9) befestigt isl.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Windform (9) wenigstens auf einem Teil (13) ihrer Innenfläche ein feuerfestes Futter (23) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9. dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Futter (23) der Windform (9) in der Verlängerung des Futters (21) der Blasdüse (1) liegt, so daß die starre Einheit Blasdüse (lyWindform (9) eine durchgehende Innenauskleidung aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Futter aus einem Stück besieht.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

/wischen der Unheil Blasdüse (I)/Windform (9) und ilem !ormkuhlerl 17) einen O-Ring (25) aiilwcisl. , miucls mi.

let werden kann. Die Blasdüse des Düsenstocks wird jedoch auch bei dieser Konstruktion in üblicher Weise mittels Spannern fest an eine in der Hochofenwand anso gebrachte Windform gepreßt, wobei die Kontaktfläche von Blasdüse und Windform als Kugeldichtfläche ausgelegt ist, um Relativverschiebungen zwischen beiden aufzunehmen.

In der deutschen Offenlegungsschrift 23 04 875 der

Patentinhaberin wird ein Düsenstock beschrieben, bei welchem eine Halterung dafür sorgt, daß Blasdüse und Windform stets fluchten und damit eine neuartige, feste Verbindung zwischen beiden Teilen möglich wird. Dies ist dadurch verwirklicht, daß cine Gleitfläche an der

bo Unterseite der Blasdüse angeordnet ist. wobei diese

Hie l-xfiiulimg betrifft eine

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/um Kinbla eine mil der Gleitfläche zusammenwirkende Führung vorgesehen isl. die bei gegebenenfalls auftretenden Rel;ilivhewegungcn der Blasdüse diese stets in ihrer /enlnschen Lage /ur Windform hüll, dall eine F.innchlung /um Andrücken der Blasdüse saml Windform zum Ofen hin vorgesehen isl. und daß die einzelnen Teilsiiieke des

Jüsenstockes derart gelenkig verbunden sind, daß auch ►ei gleichbleibender Lage des Düsenstockuntcrteils die luftretenden Wärmedehnungen und Konstruktionsabveichungen kompensiert werden. Die Verbindung z.wiichcn den einzelnen Düscnstoekelemcnten ist bei dieser «kannten Konstruktion mittels zweier Kardangelenkcompensatoren realisiert, deren zwei diamtetral gegeniberiiegende Gelenkärme mit Langlöchern versehen rind, in denen die Verbindungsbolzen mit den Kardanringen in Längsrichtung gleiten können.

Nach dem Stand der Technik kennt man demnach zwei Typen, wobei der eine eine Art Gelenk zwischen Windform und Blasdüse aufweist, während beim anderen Blasdüse und Windform eine feste Lage zueinander aufweisen.

Bei der klassischen Lösung mit Kugeldichtfläche zwischen Blasdüse und Windform muß das feuerfeste Futter der Blasdüse vor dieser Dichtfläche, welche wegen der hohen Blastemperaturen oft aus einem Kugelsegment aus rostfreiem Stahl besteht, unterbrochen werden. Um die Haltbarkeit dieser Dichtfläche Metall auf Metall bei den immer höher getriebenen Blasterr.peraturen zu verbessern, ist sogar schon an eine Kühlung derselben gedacht worden. Die Lösung erlaubt keine Auskleidung der Windform mit feuerfestem Futter, da dieses durch die an dem bei einer Kugelgelenkanordnung notwendigerweise vorhandenen Dichtstoß entstehenden Heißwindwirbel schnell erodiert und zerstört werden würde.

Andererseits sind die hohen Wärmeverluste an der Windform sowie am Kugelgelenk der Blasdüse unvereinbar mit den heute angestrebten höheren Blastemperaturen. Sie schlagen in bedeutenden Investierungskosten auf der Seite der Cowper zu Buche.

Durch die ebenfalls immer mehr gesteigerten Gegendrücke an der Gicht schließlich müssen die Blasdrücke an der Windform entsprechend erhöht werden.

Beide Faktoren, hohe Blasdrücke und die am Ofeneintritt angestrebten hohen Windtemperaturen, führen zu Betriebsbedingungen, die mit der üblichen Kugeldichtung kaum noch beherrscht werden können. Man sieht sich hier einem immer gravierender werdenden Problem der Betriebssicherheit gegenübergestellt.

Das Ausbauen und Ersetzen defekter Windformen oder gegebenenfalls das präventive Ausbauen sämtlicher WindfornKn bedingt die vorherige Demontage der Blasdüse oder der Einheit Blasdüse/Rohrkrümmer mittels besonderer Vorrichtungen, wonach mit einer Spezialausrüstung. Vibratoren oder Hämmermaschinen, die Windform von ihrem Sitz gelöst werden muß. Diese Arbeitsvorgänge sind in Anbetracht der gerade bei modernen Hochöfen in Vielzahl vorhandenen Windformen sehr zeitraubend und damit unvereinbar mit dem Wunsch nach möglichst nur kurzzeitigen Betriebsunterbrechungen.

Wenn die Lösung, nach welcher die Blasdüse gegenüber der Windform in ihrer Lage fixiert ist, sich auch als wirksam erweist, so bedingt sie jedoch einen besonderen Aufbau der einzelnen Düsenstockelemente und eine ziemlich präzise Justierung der Einheit Blasdüse/Windform gegenüber der Kegelachse der Formkühlernase. Des weiteren erlaubt sie es nicht, allen oben erwähnten Nachteilen zu begegnen, welche der herkömmlichen Lösung mit Kugelflächenverbindung zwischen Blasdüse und Windform anhaften.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Düsenstock zu schaffen, der im Bereich der Blasdüse hohen Temneraturen und hohen Drücken widersteht, aber auch einfach und schnell ein- und auszubauen ist.

Gemäß der Erfindung wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß die Blasdüse in an sich bekannter Weise starr mit der Windform verbunden ist und daß diese starre Einheit als Ganzes gelenkig an dem Formkühler gelagert ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Düsenstock eines Hochofens in einer ersten Ausführungsart.
Fig.2einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1.

F i g. 3 einen F i g. 2 entsprechenden Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Düsenstock in einer anderen Ausführungsari.

Der Düsenstock weist in üblicher Art eine Blasdüse 1 auf, welche in einem Formkasten 7 und einem Formkühler 57 durch eine Panzerung 3 und eine fuierfeste Auskleidung 5 des Hochofens hindurchgeführt ist. Die Blasdüse 1 ist dabei, wie im folgenden näher beschrieben, gelenkig gegenüber der Hochofenwand angeordnet und fest mit einer Windform 9 verbunden. In der Ausführungsform nach F i g. 1 und 2 ist die gelenkige Verbindung mittels der Windform 9 realisiert.

Die Windform 9 ist in herkömmlicher Weise durch Wasserumlauf gekühlt. Es sind zwei Wasserkammern vorgesehen, wovon die eine die Kühlung eines Vorderabschnitts 11 und die andere die Kühlung des übrigen Windformkörpers 13 besorgt. Man erkennt in 15 eine der Wasserumlaufleitungen. Die Windform kann selbstverständlich je nach Bauart, mehr als zwei Wasserkammern oder auch nur eine aufweisen.

Die Windform 9 wird mittels nicht dargestellter Federspanner, welche auf die Einheit aus Krümmer 41, Blasdüse 1 und Windform 9 wirken, an den Formkühler 17 gepreßt, in dem ebenfalls Kühlwasser zirkulieren kann, welches durch eine Öffnung 39 zugeführt wird. Der Fctmkühler weist vorteilhafterweise eine bestimmte Form auf, deren Zweck weiter unten erläutert wird.

Der Formkühler 17 selbst ist in üblicher Weise im Formkasten 7 gelagert und wird durch eine hier nicht dargestellte Vorrichtung in seiner Lage gehalten.

Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Blasdüse 1 fest mit der Windform 9 verbunden ist und daß eine Gelenkverbindung zwischen Blasdüse 1 und Hochofenwand eingerichtet ist, indem die Einheit Blasdüse/Windform gelenkig in dem Formkühler 17 gelagert ist.

Nach der in F i g. 2 gezeigte, besonders bevorzugten Aiisführ-jngsform der Erfindung weist die Gelenkverbindung zwischen Windform 9 und Formkühler 17 eine Kugeldichtfläche auf. bei der der Winkel zwischen gegenüberliegenden Tangenten an die Mitte der Kugelfläche deutlich größer ist als derjenige bei der kugeligen Verbindung zwischen Windform und Formkühler nach dem Stand der Technik. Während nämlich nach dem Stand der Technik dieser Winkel so klein wie möglich sein soll, etwa in der Größenordnung von 10 bis i 5°, um die Windform im Formkühler festkeilen tu können, ist nach der Erfindung bevorzugt ein öffnungswinkel zwischen den genannten Tangenten von 50 bis 60° vorgese-6j hen.

Dies wird erreicht, indem am ofenseitigen Ende des Formkühlers 17 innen eine kreisförmige Wölbung 24 ausgebildet wird. Die Windform 9 hat ihrerseits einen

entsprechenden blindartigen Ansatz 19. Die gelenkige Verbindung zwischen Formkiihler 17 und Windform 9 ist durch kugelige Passung zwischen dem Ansatz 19 und der Wölbung 24 hergestellt.

Man erhält eine einfache und schnell zu montierende Verbindung von Blasdüse 1 und Windform 9, indem am Ende der Blasdüse 1 ein Flansch 27 angeordnet und der angrenzende Kranz der Windform 9 mit Stiftschrauben 29 versehen wird. Der Flansch 27 der Blasdüse I und die Windform 9 werden so mittels der Stiftschrauben 29 miteinander verschraubt. An der Kontaktflä'che von Blasdüse und Windform kann auch eine Dichtung eingelegt werden. Selbstverständlich können Windform 9 und Blasdüse 1 auch auf andere Art verbunden werden.

Die Ausführungsart nach F i g. 3. in der identische Teile gleiche Bezugszeichen haben, ist gegenüber derjenigen nach F i g. 1 und 2 dadurch abgewandelt, daß die Gelenkverbindung ₂>,viscj»2r! dem Fcrmkühler !7 und der starren Einheit Blasdüse/Windform mittels der Blasdüse verwirklicht ist.

In diesem Fall weist der Formkühler 17 an seinem ofenseitigen Ende innen eine kreisförmige Wölbung 24 auf, welche einen Flansch der Blasdüse 1 schwenkbar aufnimmt.

Die Blasdüse I ist auch hier mit einem Flansch 27 versehen, welcher mit einem Kranz der Windform 9 mit Hilfe von Stiftschrauben 29 verschraubt werden kann.

Der Flansch 27 hat indessen in diesem Fall noch eine zusätzliche Funktion. Er bildet die Gelenkverbindung zwischen dem Formkühier 17 und der festverbundenen Einheit Blasdüse/Windform 9. Zu diesem Zweck ist der Außenrand 36 des Flansches 27 so geformt, daß er sich passend in die Wölbung 24 des Formkühlers Ü7 einfügt. Man kann demnach sagen, daß die Gelenkverbindung zwischen der starren Einheit Blasdüse l/Windform 9 und Hern Formkühler 17 hier durch die Blasdüse zustande kommt.

Wie im Falle von F i g. 1 und 2 wird diese Paßfläche kugelig ausgeführt, und vorzugsweise so, daß der Winkel zwischen Geraden, die an gegenüberliegenden Stellen, tangential zur Mitte der Kugelzone der Gelenkverbindung liegen, bevorzugt zwischen 50 und 60 beträgt.

Die gelenkige Verbindung zwischen der festen Einheit Windform 9/Blasdüse 1 und dem Formkühler 17. nach Ausfülirungsbeispiel gemäß F i g. 1 und 2 wie nach Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3. überwindet die erwähnten Nachteile des Standes der Technik und bietet darüber hinaus zahlreiche Vorteile, welche einen bedeutenden technischen Fortschrill darstellen. Tatsächlich werden die Vo; feile der beiden bekannten vorerwähnten Bauarten kombiniert, ohne daß deren Nachteile in Kant genommen werden müssen. Darüber hinaus bietet die erfindungsgemäße Bauart besondere, konstruklionsbedingte Vorteile:

Sie erlaubt es. das feuerfeste Futter 21 der Blasdüse 1 um eine feuerfeste Innenauskleidung 23 der Windform 9 zu verlängern, und zwar über eine erhebliche Länge der letzteren. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß das im Teil 13 der Windform 9 zirkulierende Kühlwasser, nicht den durch die Windform eingeblasenen Heißwind abkühlt, was sich vorteilhaft auf die Wärrnebilanz des eingeblasenen Heißwindes einerseits und auf die Wirksamkeit der Wmdforrnkühliing andererseits auswirkt.

Des weiteren führ! die gelenkige Lagerung der festen Einheit Blasdüse l/Windform 9 in dem Formkühier 17 zu einer wirksameren Kühlung dieser federung, da sowohl Formkühier 17 als auch Windform 9 durch einen nicht mit dem Heißwind in Berührung kommenden Wasserumlauf gekühlt werden und darüber hinaus die Windform 9 selbst dank der feuerfesten Auskleidung 23 wirksamer gekühlt wird. Hierdurch wird die Wärmebclastung der Lagerung gemildert und damit die Abnutziing verlangsamt.

Weilerhin wird es möglich, in einer Nut der gelenkigen Lagerung einen O-Ring 25 (siehe F i g. 2 und 3) aus geeignetem Dichtmaterial, z. B. Silikon, anzuordnen. Dies ist nur deshalb möglich, weil die Lagerung im Ver-

Hi gleich zum Stand der Technik in eine relativ kühle Zon; verlegt wurde.

Da nach der Erfindung die feuerfeste Innenauskleidung 23 sich immer exakt fluchtend in der Verlängerung des feuerfesten Futters 21 befindet, wird eine lineare,

r> störungsfreie Strömung des eingeblasenen Heißwindes gewährleistet. Die Futter 23 und 21 werden zwar, wie ersichtlich, gesondert hergestellt. Es kann aber eine absolute Kontinuität der Auskleidung rfadnrch erreicht werden, daß, nachdem Blasdüse und Windform aneinander befestigt sind, die Fuge zwischen den beiden Auskleidungen ausgegossen wird. Es ist allerdings auch möglich, dieses Futter aus einem Stück herzustellen.

Des weiteren ist es möglich, Blasdüse 1 und Windform 9 gleichzeitig in einem einzigen Arbeitsvorgang zu entfernen, wenn die Windform defekt ist und ersetzt werden muß. Die gelenkige Lagerung der festen Einheit Blasdi' e/Windform auf dem Formkühler und insbesondere der zwischen 50 und 60° liegende Winkel der Sitzfläche erleichtern das Ausbauen der Windform, da es im

jo allgemeinen nicht mehr nötig sc^;n wird, sie mittels Vibratoren oder Hämmermaschivien von ihrem Sitz zu lösen. Auf diese Weise geht das Ersetzen der Windform schnell vor sich, und die Stillegungszeiten des Hochofens werden erheblich reduziert.

J5 Als ein weiterer Vorteil können die Kühlwasserleitungen, wie die Wasserumlaufleitung 15 für die Kühlung der Windform 9, starr sein, da zwischen Blasdüse 1 und Windform 9 keine Relativbewegung auftritt. Man kann sie deshalb so anordnen, daß mittels einer z. B. auf der

■so Außenwand der Blasdüse 1 aufgebrachten Schelle 36 eine gleitende Abstützung entsteht. Dies bedeutet eine wesentlichen Vereinfachung der Montage solcher Kühlwasserlcitungen.

Da die Blasdüse nicht im Formkasten oder im Formkühler geführt ist, kann man ungehindert jede erforderliche Anzahl Kühlwasserzu- und -ableitungen zur Windform legen und sie am äußeren Ende auf der Blasdüse führen und abstützen. Der Kühlwasseranschluß wird damit vereinfacht, besonders, wenn die gesamte Einheit Krümmer/Blasdüse/Windform ersetzt werden soil.

Die Dichtheitsprobc aller Kühlwasseranschlüsse der Windform kann in der Werkstatt an der zusammengebauten Einheit Krümmer/Blasdüse/Windform vorgenommen werden. Auch dieser bedeutende Vorteil folgt unmittelbar aus der erfindungsgemäßen Bauart.

Die Ausführung der übrigen, in F i g. 1 gezeigten Teile des Düsenstockes ist herkömmlich. Der Düsenstock besteht ζ. B. aus einem Krümmer 41 und den mit einem feuerfesten Futter versehenen Rohrstücken 43, 45, 47

feo welche an die Heißwindringleitung 49 angeschlosser sind. Zwischen den einzelnen Rohrstücken sind Gelenke vorgesehen. In F i g. 1 sind diese Gelenke 51 und 53 al; Kardankompensatoren dargestellt, wie sie in der Offen legungsschrift 20 18 875 der Palentinhaberin beschrie

M ben sind. Es ist allerdings auch möglich, bei 51 und 5: Kugelgelenke oder andere Bauarten einzusetzen. Du Erfindung ist nicht an eine besondere Ausführungsforrr des DüsenMockes, als Ganzes gesehen, gebunden; si<

kann an jeder bekannten Düsenstockausführung angewandt werden.

Ein Schauloch 55 mit Verschluß 57 ist in herkömmlicher Weise im Rohrkriinimcr41 angebracht.

Um die Demontage der Einheil Blasdüse I/Windform λ 9 zu erleichtern, ist es vorteilhilft, Rohrstück 4.3 und Krümmer 41 durch im wesentlichen horizontale ΙΊιιη-sche 59 ui"! 61 miteinander zu verbinden, so, wie es in der Offeniejungsschrift 20 18 875 der Patentinhaberin beschrieben ist. in

Hierzu i Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1. Patentansprüche:

   L Vorrichtung zum Einblasen vorgewärmter Luft in einen Schachtofen, insbesondere Hochofen, mit einer Blasdüse, die gegenüber der Hochofenwand schwenkbar ist, und mit einer auf die Blasdüse folgenden, das letzte Glied der Vorrichtung bildenden sen vorgewärmter Luft in einen Schachtofen, insbesondere Hochofen, mit einer Blasdüse, die gegenüber der Hochofenwand schwenkbar ist, und mit einer auf die Blasdüse folgenden, das letzte Glied der Vorrichtung bildenden Windform, die in der Schachtofenwand von einem Formkühler umschlossen ist

   Bekanntlich ist bei Schachtöfen, insbesondere bei Hochöfen, eine Heißwindleitung um den Ofen gelegt, aus der Heißwind dem Ofen über eine gewisst Anzahl