CN102607282A - 用于炼铁炉的风口 - Google Patents

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Abstract

一种用于炼铁炉的风口，包括：主体单元，其具有穿过该主体单元的中央轴线的鼓风通道，其中，所述主体单元包括：截头圆锥形主体，在该主体中具有主体冷却通道；以及突出部，从所述主体突出；其中所述风口还包括：罩单元，其与所述突出部结合并在所述罩单元和所述突出部的外圆周表面之间限定顶端主体冷却通道；以及外单元，其与所述罩单元结合，同时围绕所述罩单元并在其中限定外冷却通道。当所述外单元局部损坏时，虽然停止将冷却水供应到损坏部分，但是风口的功能仍由所述外单元的剩余部分和所述主体单元继续执行，从而提供了具有延长寿命的风口。

Description

用于炼铁炉的风口
技术领域
本发明总体涉及用于炼铁炉的风口(tuyere)，更具体地，涉及一种用于炼铁炉的风口，该风口可供应空气、氧气或燃料(例如煤粉)进入炼铁炉，以使得填充的燃料可以燃烧以及铁矿石在炉内被熔炼，并且该风口具有延长的寿命。
背景技术
一般来说，炼铁过程是这样一个过程：焦炭用作燃料，铁矿石用作原材料，焦炭和铁矿石通过填充进口填充进入炼铁炉，热空气通过在炉的下部设置的风口的鼓风通道引入炉，从而使得填充的焦炭燃烧，铁矿石被还原并且被熔炼，由此生产为热熔体的铁水。
在常规炼铁炉中，用于将热空气引入炉的风口通常由纯铜制成。尽管纯铜的熔点是1083℃——该熔点是稍低的熔点，但是冷却水在铜制风口中高速循环，从而使得铜制风口可以抵御通过风口引入炼铁炉的具有大约1200℃高温的热空气的热能。
为了将热空气引入炼铁炉，风口设在炉壁中。此处，为了不论炉的内部压力如何都实现风口的期望的密封结构，在与风口冷却器结合之后，风口通常被安装以向内突出进入炉。由于风口具有如上所述的向内突出的结构，因此必须防止风口被炉内的热能所融化或损坏。相应地，风口通常设有水冷却系统，其中冷却水通过进口被引入该风口，并经冷却通道循环，与此同时冷却风口，然后通过出口排出该风口。
此外，常规风口具有截头圆锥形状，并制造有主体单元以及与该主体单元的顶端结合的顶端部，从而使得当热熔体沿着炼铁炉的壁的内表面向下流动时，热熔体与风口的顶端部接触并且可能腐蚀或损坏该顶端部。虽然当风口的顶端部已经如上所述被腐蚀或损坏时停止供应冷却水进入顶端部，以防止冷却水流进炉，但是冷却水仅供应至主体单元，因此减少了风口的被冷却面积，并降低了冷却效率。此外，由于没有冷却顶端部，因此缩短了风口的寿命。
发明内容
相应地，本发明是针对在相关领域发生的上述问题而作出的，并且本发明旨在提出一种用于炼铁炉的风口，其中，当风口的外单元局部损坏时，虽然冷却水停止被供应至外单元的损坏部分，但是风口的期望的功能仍可由外单元的剩余部分和主体单元继续执行，从而延长了风口的寿命，并且其中，冷却水可均匀地分配至风口的顶端，从而实现了较好的冷却效率，并且其中，风口可用于执行工作的时间也可延长，从而提高了炼铁炉的工作效率。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供用于炼铁炉的风口，包括：主体单元，其具有穿过该主体单元的中央轴线的鼓风通道，其中，所述主体单元包括：截头圆锥形主体，在该主体中具有主体冷却通道；以及突出部，其从所述主体突出，其中所述风口还包括：罩单元，其与所述突出部结合并在所述罩单元和所述突出部的外圆周表面之间限定顶端主体冷却通道；以及外单元，其与所述罩单元结合，同时围绕所述罩单元并在其中限定外冷却通道。
用于炼铁炉的风口还可包括：至少一个额外的外单元，其从外面与所述外单元结合，并在其中限定额外的外冷却通道。
此处，所述外单元可在其顶端中设有通道槽，该通道槽限定所述外冷却通道的最小路程。
此外，所述突出部的外圆周表面可设有罩单元锁定凸起。
此外，所述罩单元可具有平坦的内表面，并在其外表面上设有多个隔墙，以限定所述外冷却通路。
此外，所述外单元在其外圆周表面可设有多个第二隔墙，以限定所述额外的外冷却通道。
此外，所述主体冷却通道和所述顶端主体冷却通道可被配置为螺旋通路或肋片通路的形式。
此外，所述外冷却通道可被配置为螺旋通路的形式。
此外，所述外单元可在其上部、下部和顶端配备有硬饰面。
此处，所述硬饰面可设在所述外单元的上部上从所述外单元的顶端起150-250mm长的范围内，并且可设在所述外单元的下部上从所述外单元的顶端起100-150mm长的范围内。
如上文描述的，在根据本发明的用于炼铁炉的风口中，所述罩单元与所述主体单元的突出部结合并限定所述顶端主体冷却通道，并且其中具有外冷却通道的所述外单元与所述罩单元以这样一种方式结合，即所述外单元覆盖所述罩单元的外圆周表面和所述突出部的顶端，因此当风口的外单元局部损坏时，尽管冷却水不再被供应至外单元的损坏部分，但是风口的期望的功能仍可由外单元的剩余部分和主体单元继续执行，从而提供了具有延长寿命的风口。此外，在本发明中，冷却水可均匀地分配至风口的顶端，从而实现了较好的冷却效率，并且风口的工作时间也可延长，从而提高了炼铁炉的工作效率。
附图说明
结合附图，从下文的详细描述中可更清楚地理解本发明的上述以及其他目的、特征和其他优势，其中附图：
图1是示出根据本发明第一实施方案的风口的前视图；
图2是根据图1示出的本发明第一实施方案的风口的侧视截面图；
图3A到3C是沿着图1的箭头AA得到的、根据本发明第一实施方案的风口的截面图，其中示出冷却水在限定在风口的主体单元和外单元二者中的冷却通道中的流动；
图4A到4C是图1示出的本发明第一实施方案的风口的侧视截面图，其中图4A是示出冷却水在主体单元冷却通道中的流动的视图；图4B是示出冷却水在第一外冷却通道中的流动的视图；图4C是示出冷却水在第二外冷却通道中的流动的视图；
图5是示出根据本发明第二实施方案的风口的前视图；
图6是根据图5示出的本发明第二实施方案的风口的侧视截面图；
图7A到7C是沿着图5的箭头AA得到的、本发明第二实施方案的风口的截面图，其中图7A是主体单元的截面图；图7B是外单元的截面图；图7C是示出冷却水在限定在外单元中的螺旋冷却通道中的流动的截面图；
图8是示出根据本发明又一个实施方案的设有硬饰面的风口的视图。
具体实施方式
下文中，将参考附图详细描述本发明的构造。
在根据本发明的用于炼铁炉的风口中，罩单元与主体单元的突出部结合，由此限定主体冷却通道，外单元与所述罩单元结合，同时围绕该罩单元，从而使得当所述外单元局部损坏时，尽管停止将冷却水供应至所述外单元的损坏部分，但是风口的期望的功能仍可以由所述外单元的剩余部分和所述主体部分继续执行，因此提供了具有延长寿命的风口，冷却水可以均匀地分配至风口的顶端，因此实现了较好的冷却效率，风口的工作时间也可延长，因此提高了炼铁炉的工作效率。
如图1和2示出的，本发明第一实施方案的用于炼铁炉的风口100包括：主体单元110，其具有主体120和在主体120的顶端中形成的突出部130；罩单元140；以及外单元150。为了进一步延长风口的寿命，该风口还可包括装在第一外单元150上的第二外单元。此处，其中使用本发明的风口的炼铁炉可以是鼓风炉、FINEX炉或COREX炉。
空气、氧气或燃料(例如煤粉)可以通过具有主体120和突出部130的主体单元110的中心引入炉，主体120和突出部130各自被定形为截头圆锥结构形式。
此处，主体冷却通道121被限定在主体120内，罩单元140被安装在突出部130上方，顶端主体冷却通道131被限定在突出部130和罩单元140之间。如图3A示出的，已经顺序地通过冷却水供应管道(未示出)和主体入口122供应至风口的冷却水经主体冷却通道121和顶端主体冷却通道131循环，以使得冷却水可从被热的炼铁炉加热的热风口中吸收热，并经主体出口123从风口排出。此处，出口冷却水的温度上升至比入口冷却水的温度高，从而注意到炼铁炉因冷却水丧失大量热能。
此处，主体冷却通道121和顶端主体冷却通道131可被配置为螺旋通道或者肋片通道，并且，在上述情形中，冷却水可流经风口中的螺旋通道或者肋片通道，因此实现风口的较好的冷却效率。
在根据本发明的用于炼铁炉的风口100中，截头圆锥形主体单元110被安装在炼铁炉的壁中。此处，不论炉的内部压力如何，为了实现风口的期望的密封结构，在与风口冷却器结合之后，风口通常被安装以向内突出进入炉。此外，阶梯部170被限定在主体单元110的主体120和突出部130之间的接合中，罩单元140和外单元150二者的端部都被接合至阶梯部170。
此外，突出部130与罩单元140的内表面结合。罩单元140的内表面是平坦表面，罩单元140的外表面设有多个隔墙141，以限定外冷却通道151。
此外，外单元150具有环形形状，并与罩单元140和突出部130以这样一种方式结合，即外单元150围绕罩单元140的外圆周表面和突出部130的顶端。此外，外冷却通道151被限定在罩单元140和外单元150之间，以使得风口的突出部130可以有效地被冷却。
此处，优选地是外冷却通道151被配置为螺旋结构形式，这可使冷却水在螺旋通道中在风口的外部中流动，因此在风口的整个面积上实现较好的冷却效率。
如图3B示出的，冷却水通过外入口152供应至外冷却通道151中，入口冷却水经外冷却通道151循环，然后通过外出口153从外冷却通道151排出。
此外，外单元150的顶端设有通道槽155，该通道槽155限定外冷却通道151的最小路程，由此有效地冷却风口的外部和风口的顶端，因此进一步提高了冷却效率。
此外，优选地是，至少一个额外的外单元与外单元150的外表面结合，以试图更多地延长风口的寿命。在上述情形中，即使当放置在风口的最外部的额外的外单元损坏时，主体单元110和剩余的外单元都可以在停止向损坏的外单元的冷却通道供应冷却水的状态下执行冷却功能，从而使得风口可继续使用。
如图2和图3C示出的，所详细描述的是，第二外单元160可以被安装在第一外单元150的外圆周表面。在上述情况中，多个第二隔墙154在外单元150的外圆周表面上形成，以限定第二外冷却通道161。因此，冷却水经第二外冷却通道161循环，外冷却通道161限定在第一外单元150和第二外单元160之间。
此外，第二外单元160以这样一种方式与第一外单元150结合，即第二外单元160围绕第一外单元150的顶端和外圆周表面。此处，主体单元110的主体120和突出部130之间的接合部被定形为双阶梯结构的形式，其中第二阶梯部171在第一阶梯部170外形成以使得第二外单元160的一个端部与第二阶梯部171结合，同时安装在第一外单元150上。
此外，第二通道槽165在第二外单元160的顶端的内表面和第一外单元150的顶端的外表面之间形成，并限定第二外冷却通道161的最小路程，从而有效地冷却风口的最外部和风口的顶端，因此进一步提高了冷却效率。
此处，优选地是第二外冷却通道161被配置为允许冷却水在风口的外部中螺旋循环，因此提高了冷却能力。
冷却水在根据本发明第一实施方案的冷却通道中的流动在图4A、4B和4C中清楚地示出。
此外，在本发明中具有相应外冷却通道的多个额外的外单元可以顺序地安装在第二外单元160上方，以试图进一步提高风口的冷却效率，并延长风口的寿命。
图5和图6示出了根据本发明第二实施方案的用于炼铁炉的风口。如附图中示出的，根据第二实施方案的风口包括：主体冷却通道121，其被限定在主体单元110的主体120内；罩单元140，其安装在突出部130上；以及顶端主体冷却通道131，其被限定在突出部130的外圆周表面和罩单元140之间。
此处，如图7A、7B和7C示出的，已经通过冷却水供应管道(未示出)引入风口的主体入口122的冷却水顺序地循环经过主体冷却通道121、顶端主体冷却通道131、外冷却通道151和通道槽155，然后经由主体出口123从风口排出，以使得冷却水可降低被炼铁炉内的高温热所加热的风口的温度。
当然，优选地是主体冷却通道121和顶端主体冷却通道131各自被定形为螺旋通路或者肋片通路的形式。此外，外冷却通道151优选地被定形为螺旋通路的形式，如图7c示出的。因此，冷却水可循环经过风口中的螺旋通路和/或肋片通路，并实现整个风口上的较好的冷却效率。
此外，罩单元锁定凸起134设在突出部130的外圆周表面上，从而使得罩单元140的内表面可以锁定至罩单元锁定凸起134。此处，罩单元140的内表面是平坦表面，罩单元140的外表面设有多个隔墙141，以限定外冷却通道151。
此外，如图8示出的，外单元40的顶端设有硬饰面200，以最小化风口的顶端的腐蚀或破损，甚至在风口的顶端与从设在在炼铁炉的上端的填充入口处落下的燃料和原材料碰撞的情况下。
此处，优选地是硬饰面200由具有高耐热性和高耐磨性的Fe-Cr材料制成，硬饰面200在外单元150的上部150a上在从外单元的顶端起150-250mm长的范围内形成，以及在外单元150的下部150b上在从外单元的顶端起100-150mm长的范围内形成。
硬饰面200的覆盖范围的上述差别的原因是被高温热度和炉内材料的坠落二者所影响的外单元的上部150a的面积通常较大，因此上部150a容易熔化和/或严重地损坏，因此优选地是上部150a在从外单元的顶端起150-250mm长的范围内配备硬饰面200，从而使对上部150a的损坏最小；然而，外单元的下部150b的受影响面积通常小于上部150a，因此下部150b在从外单元的顶端起100-150mm长的范围内配备硬饰面200。
如上所述，根据本发明的用于炼铁炉的风口100的优势是：罩单元与主体单元的突出部结合并限定顶端主体冷却通道，并且其中具有外冷却通道的外单元以这样一种方式与罩单元结合，即外单元覆盖罩单元的外圆周表面和突出部的顶端，因此，即使当风口的外单元局部损坏时停止向外单元的损坏部分供应冷却水，但是风口的期望的功能仍可由外单元的剩余部分和主体单元继续执行，从而提供了具有延长寿命的风口。此外，在本发明中，冷却水可均匀地分配至风口的顶端，从而实现了较好的冷却效率，并且风口的工作时间也可延长，从而提高了炼铁炉的工作效率。
尽管出于举例的目的描述了本发明的优选实施方案，但是本领域技术人员应理解，在不偏离附加权利要求所公开的本发明的范围和精神的情况下，不同的变型、添加和替换是可行的。

Claims (10)

1.一种用于炼铁炉的风口，包括：主体单元，其具有穿过该主体单元的中央轴线的鼓风通道，其中，
所述主体单元包括：截头圆锥形主体，在该主体中具有主体冷却通道；以及突出部，从所述主体突出；
其中所述风口还包括：罩单元，其与所述突出部结合并在所述罩单元和所述突出部的外圆周表面之间限定顶端主体冷却通道；以及外单元，其与所述罩单元结合，同时围绕所述罩单元并在其中限定外冷却通道。
2.根据权利要求1所述的用于炼铁炉的风口，还包括：
至少一个额外的外单元，其从外面与所述外单元结合，并在其中限定额外的外冷却通道。
3.根据权利要求1或2所述的用于炼铁炉的风口，其中所述外单元在其顶端设有通道槽，该通道槽限定所述外冷却通道的最小路程。
4.根据权利要求1或2所述的用于炼铁炉的风口，其中所述突出部的外圆周表面设有罩单元锁定凸起。
5.根据权利要求1或2所述的用于炼铁炉的风口，其中所述罩单元具有平坦的内表面，并在其外表面上设有多个隔墙，以限定所述外冷却通路。
6.根据权利要求2所述的用于炼铁炉的风口，其中所述外单元在其外圆周表面上设有多个第二隔墙，以限定所述额外的外冷却通道。
7.根据权利要求1所述的用于炼铁炉的风口，其中所述主体冷却通道和所述顶端主体冷却通道被配置为螺旋通路或肋片通路的形式。
8.根据权利要求1所述的用于炼铁炉的风口，其中所述外冷却通道被配置为螺旋通路的形式。
9.根据权利要求1所述的用于炼铁炉的风口，其中所述外单元在其上部、下部和顶端配备有硬饰面。
10.根据权利要求9所述的用于炼铁炉的风口，其中所述硬饰面设在所述外单元的上部上从所述外单元的顶端起150-250mm长的范围内，并设在所述外单元的下部上从所述外单元的顶端起100-150mm长的范围内。
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