CZ300668B6

CZ300668B6 - Dmyšna pro zavádení predehrátého plynu a zarízení pro výrobu železného kovu

Info

Publication number: CZ300668B6
Application number: CZ20030387A
Authority: CZ
Inventors: Joseph Dunne@Martin; John Hardie@Gregory
Original assignee: Technological Resources Pty Ltd
Priority date: 2001-07-10
Filing date: 2002-07-08
Publication date: 2009-07-15
Also published as: CZ2003387A3; US6773659B2; CA2419508C; WO2003006693A1; CN1464911A; NZ524003A; DE60203911D1; ATE294246T1; KR20030026365A; US20030011114A1; EP1404881A4; BR0205726B1; AUPR624801A0; DE60203911T2; RU2254379C2; ES2240761T3; JP2004521193A; EP1404881B1; EP1404881A1; BR0205726A

Abstract

Predmetem rešení je dmyšna pro zavádení predehrátého plynu obsahujícího kyslík do metalurgické nádoby obsahující lázen roztaveného materiálu. Dmyšna (26) obsahuje protáhlé potrubní vedení (31) plynu, které obsahuje (i) vnitrní a vnejší soustredné trubky (37, 39) z uhlíkové oceli, které poskytují hlavní strukturní operu potrubního vedení, (ii) prívodní a vratné kanály chladicí vody (43, 44), rozprostírající se skrze stenu potrubního vedení od zadního konce k prednímu konci potrubního vedení pro zásobování a navracení chladicí vody do predního konce potrubního vedení, a (iii) mechanické prostredky v podobe útvaru (136) na vnejším povrchu potrubního vedení, prizpusobené k držení vrstvy ztuhlé strusky na potrubním vedení. Dmyšna také obsahuje vstup (32) plynu pro zavádení horkého plynu do zadního konce potrubního vedení. Dmyšna také obsahuje ochranné vyložení vytvorené ze žáruvzdorného nebo jiného materiálu, který je schopen ochranování potrubního vedení proti vystavení proudení plynu o teplote 800 až 1400 .degree.C. Vyložení je nekovový materiál s tepelne izolacními vlastnostmi, v porovnání s ocelovými trubkami. Dmyšna také zahrnuje víricí prostredky (34), umístené v potrubním vedení, pro udelování vírení proudu plynu skrze prední konec potrubního vedení.

Description

Dmyšna pro zavádění předehřátého plynu a zařízení pro výrobu železného kovu (57) Anotace:

Pfcdmětem řešení je dnyšna pro zavádění předehřátého plynu obsahujícího kyslík do metalurgické nádoby obsahující lázeň roztaveného materiálu. Dmyšna (26) obsáhle protáhlé potnibní vedení (31) plynu, které obsahuje (i) vnitřní a vnější soustředné trubky (37, 39) z uhlíkové oceli, které poskytují hlavní strukturní opčru potrubního vedeni, (ii) přívodní a vratné kanály chladicí vody (43, 44), rozprostírající se skrze stěnu potrubního vedení od zadního konce k přednímu konci potmbního vedení pro zásobování a navracení chladicí vody do předního konce potrubního vedení, a (iii) mechanické prostředky v podobě útvarů (136) na vnějším povrchu potrubního vedení, přizpůsobené k držení vrstvy ztuhlé střusky na potrubním vedení. Dmyšna také obsahuje vstup (32) plynu pro zavádění horkého plynu do zadního konce potrubního vedení. Dmyšna také obsahuje ochranné vyložení vytvořené ze žáruvzdorného nebo jiného materiálu, kterýje schopen ochraňování potrubního vedení proti vystavení proudění plynu o teplotě 800 až 1400 °C. Vyložení je nekovový materiál s tepelně izolačními vlastnostmi, v porovnání s ocelovými trubkami. Dmyšnataké zahrnuje vířící prostředky (34), umístěné v prtrubním vedení, pro udělování víření proudu plynu skrze přední konec potrubního vedení.

D myš na pro zavádění předehřátého plynu a zařízení pro výrobu železného kovu

Oblast techniky

Vynález se týká dmyšny pro zavádění předehřátého plynu do metalurgické nádoby.

Vynález má konkrétní, nikoliv však výhradní využití jako dmyšna pro zavádění proudu předehřátého plynu do metalurgické nádoby za podmínek vysoké teploty.

io

Metalurgická nádoba může například být metalurgická nádoba pro přímé tavení, ve které se roztavený materiál vyrábí způsobem přímého tavení.

Předložený vynález se týká také zařízení pro výrobu železného kovu z železného vstupního mate15 riálu způsobem přímého tavení, které zahrnuje dmyšnu pro zavádění proudu plynu do metalurgické nádoby pro přímé tavení.

Dosavadní stav techniky

Obecně vyžadují způsoby přímého tavení železného materiálu na roztavené železo, založené na tavné lázni, které jsou popsány v dosavadním stavu techniky, další spalování reakčníeh produktů jako jsou CO a H_2j uvolněných z tavné lázně, za účelem vytvoření dostatečného tepla k udržení teploty tavné lázně.

Dosavadní stav techniky obecně předpokládá, že následného spalování je dosaženo zaváděním plynu obsahujícího kyslík dmyšnami, které zasahují do prostoru horní části metalurgické nádoby pro přímé tavení.

Z ekonomických důvodů je žádoucí, aby kampaně přímé tavby byly relativně dlouhé, typicky nejméně jeden rok, a je tedy důležité, aby dmyšny pro zavádění plynu byly schopny odolávat prostředí vysoké teploty, typicky řádově 2000 °C, v prostoru horní části metalurgické nádoby pro přímé tavení po delší údobí kampaní.

Jednou možností poskytování plynu obsahujícího kyslík je použít vzduch nebo kyslíkem obohacený vzduch, který je předehřátý na více než 800 °C.

Ohřívače větru nebo rekuperační ohřívače jsou jedinou nyní dostupnou možností pro předehřívání vzduchu nebo kyslíkem obohaceného vzduchu. Jedním důsledkem použití ohřívačů větru a rekuperačních ohřívačů je, že vzduch nebo kyslíkem obohacený vzduch, když prochází skrze ohřívače větru a rekuperační ohřívače, unáší pevný částicový materiál, a tento materiál může způsobit značné opotřebování vnitřního povrchu dmyšny.

Použití vzduchu nebo kyslíkem obohaceného vzduchu také znamená značně větší objemy plynu, které jsou třeba k dosažení dané úrovně následného spalování, než jaké by byly vyžadovány, kdyby byl použit kyslík. V důsledku toho musí mít metalurgická nádoba pro přímé tavení pracující se vzduchem nebo kyslíkem obohaceným vzduchem podstatně větší konstrukci než metalurgická nádoba pro přímé tavení pracující s kyslíkem.

so V důsledku toho musí mít také dmyšna pro zavádění vzduchu nebo kyslíkem obohaceného vzduchu do metalurgické nádoby pro přímé tavení podstatně větší konstrukci, která může zasahovat relativně podstatným úsekem do metalurgické nádoby pro přímé tavení, a musí být opory v alespoň větší části délky dmyšny. V této souvislosti, metalurgická nádoba pro přímé tavení o průměru 6 metrů navržená přihlašovatelem má dmyšny mající vnější průměr 1,2 m, které mají hmotnost řádu 60 tun a zasahují zhruba 10 m do metalurgické nádoby.

Nadto musí být taková dmyšna schopna přepravovat relativně vysoké objemové průtoky 5 předehřátého vzduchu nebo kyslíkem obohaceného vzduchu a odolávat opotřebení vnitřku dmyšny, způsobenému materiálem erozivních částic ve vzduchu nebo kyslíkem obohaceném vzduchu po delší dobu tavební kampaně.

Z ekonomických a konstrukčních důvodů je preferovaným materiálem pro konstruování dmyšny io pro zavádění předehřátého vzduchu nebo kyslíkem obohaceného vzduchu uhlíková ocel.

Nicméně uhlíková ocel není preferovaným materiálem ve smyslu odolávání opotřebení ve vnitřku dmyšny a zejména z hlediska rizika rychlé oxidace (tj. hoření) oceli za podmínek zavádění za horka.

Z výše uvedeného je jasné, že použití předehřátého vzduchu nebo kyslíkem obohaceného vzduchu představuje významný problém z hlediska konstrukce dmyšen pro zavádění vzduchu nebo kyslíkem obohaceného vzduchu do nádob pro přímé tavení po delší dobu tavební kampaně.

Podstata vynálezu

Úkolem předloženého vynálezu je poskytnout vodou chlazenou dmyšnu, která může být konstruována za použití uhlíkové oceli jakožto hlavní konstrukční složky dmyšny a je schopna zavádění předehřátého vzduchu nebo kyslíkem obohaceného vzduchu do metalurgické nádoby pro přímé tavení během dlouhé provozní kampaně.

Podle tohoto vynálezu byla tedy vyvinuta dmyšna pro zavádění předehřátého plynu, obsahujícího kyslík, do metalurgické nádoby, obsahující lázeň roztaveného materiálu, přičemž tato dmyšna obsahuje:

(a) podélné potrubní vedení plynu, rozprostírající se od zadního k přednímu konci potrubního vedení pro vypouštění plynu z potrubního vedení, přičemž potrubní vedení zahrnuje (i) vnitřní a vnější soustředné trubky z uhlíkové oceli, pro poskytování hlavní strukturní opory pro potrubní vedení, (ii) prostředky pro přivádění a vracení chladicí vody, rozprostírající se skrze stěnu potrubního vedení od zadního konce k přednímu konci potrubního vedení pro přivádění a vracení chladicí vody do předního konce potrubního vedení, (iii) vnější povrch, který obsahuje mechanické prostředky, uzpůsobené k udržení vrstvy ztuhlé strusky na potrubním vedení, (b) vstup plynu pro přivádění horkého plynu do zadního konce potrubního vedení, (c) uspořádání špičky, připojené k soustředným trubkám na předním konci potrubního vedení, (d) ochranné vyložení, vytvořené ze žáruvzdorného nebo jiného materiálu pro ochranu potrubního vedení při vystavení proudu plynu o teplotě 800 až 1400 °C skrze potrubní vedení, přičemž vyložením je nekovový materiál s tepelně izolačními vlastnostmi v porovnání s ocelovými trubkami, a (e) prostředky, umístěné v potrubním vedení pro udělování víření proudu plynu skrze přední konec potrubního vedení.

Potrubní vedení s výhodou obsahuje tři nebo více soustředných ocelových trubek, rozprostírajících se k přednímu konci potrubního vedení.

Vstup plynu s výhodou obsahuje žáruvzdorné těleso, vymezující první válcovitý kanál plynu, vyrovnaný s potrubním vedením a rozprostírající se přímo k zadnímu konci potrubního vedení, a druhý válcovitý kanál plynu příčně k prvnímu kanálu k přijímání horkého plynu a jeho směrová5 ní do prvního kanálu, takže horký plyn a jakékoliv částice v něm unášené narážejí na žáruvzdornou stěnu prvního kanálu, přičemž tok plynu mění směr při průchodu z prvního kanálu do druhého kanálu.

Mechanické prostředky na vnějším povrchu potrubního vedení s výhodou obsahují výstupky, které jsou tvarovány pro spojení se ztuhlou struskou a její udržení na potrubním vedení.

Výstupky jsou s výhodou vytvořeny jako útvary, které mají zářezy nebo rybinový průřez, takže tvoří vně rozbíhavé uspořádání a slouží jako zachycovací útvary pro tuhnutí strusky.

Uspořádání špičky mají s výhodou dutou prstencovou strukturu a jsou vytvořena z materiálu, obsahujícího měď.

Přední konec potrubního vedení je s výhodou vytvořen jako duté prstencové uspořádání špičky, přičemž potrubní vedení zahrnuje přívodní a vratné kanály chladicí vody uspořádání špičky pro přivádění chladicí vody dopředu podél potrubního vedení do Špičky potrubního vedení a vracení této chladicí vody zpět podél potrubního vedení.

Dmyšna podle tohoto dále s výhodou obsahuje protáhlé těleso, umístěné centrálně uvnitř předního konce potrubního vedení, takže plyn, proudící skrze přední část potrubního vedení, proudí pres protáhlé středové těleso.

U výhodného provedení přední konec protáhlého tělesa a uspořádání špičky dohromady spolupůsobí a tvoří prstencovou trysku pro tok plynu z potrubního vedení, s vířením uděleným vířícími prostředky.

Vířící prostředky s výhodou obsahují množinu tok směrujících lopatek, připojených k protáhlému tělesu, pro udělování víření proudu plynu skrze přední konec potrubního vedení.

Protáhlým tělesem je s výhodou protáhlá středová válcovitá struktura, rozprostírající se uvnitř potrubního vedení plynu od jeho zadního konce, k jeho přednímu konci, přičemž lopatky jsou umístěny kolem středové válcovité struktury v sousedství předního konce potrubního vedení pro udělování víření proudu plynu do předního konce potrubního vedení.

Středová válcovitá struktura s výhodou obsahuje kanál chladicí vody pro tok chladicí vody dopředu do jejího předního konce. Středová válcovitá struktura může s výhodou obsahovat kanály chladicí vody pro tok chladicí vody dopředu skrze středovou strukturu od jejího zadního konce k jejímu přednímu konci a pro vnitřní chlazení předního konce a odtamtud k vracení zpět skrze středovou strukturu k jejímu zadnímu konci.

Středová válcovitá struktura s výhodou vymezuje středový vodní kanál pro tok vody dopředu skrze tuto strukturu přímo do předního konce středové struktury, a prstencový vodní kanál, umístěný kolem středového kanálu pro vracení proudu vody z předního konce středové struktury zpět na zadní konec této struktury.

U výhodného provedení středová válcovitá struktura obsahuje středovou trubku, vytvářející středový vodní kanál, a další trubku, umístěnou kolem středové trubky, vymezující prstencový vodní kanál mezi těmito trubkami.

- 3 CZ 300668 B6

Středová válcovitá struktura může s výhodou obsahovat tepelně izolující vnější štít pro zpomalení přestupu tepla z plynu v potrubním vedení do kanálů chladicí vody ve středové struktuře.

Tepelně izolující štít s výhodou obsahuje množinu trubicových dílků z tepelně izolujícího mate5 riálu, umístěných ve vzájemném sražení, k vytvoření tepelného štítu jako v podstatě souvislé trubky, rozprostírající se od zadního konce k přednímu konci středové válcovité struktury kolem prstencové vzduchové mezery, umístěné bezprostředně uvnitř tepelného štítu.

Vzduchová mezera je s výhodou vytvořena mezi válcovitým tepelným štítem a další trubkou, io vymezující vnější stěnu prstencového vratného vodního kanálu.

Přední konec středové válcovité struktury s výhodou obsahuje kupolí zakončenou úsťovou část, uvnitř opatřenou jednoduchým spirálovým kanálem chladicí vody k přijmutí vody ze středového vodního kanálu ve středové válcovité struktuře na špičce úsťové části a směrování této vody v jediném proudu kolem a směrem zpět podél úsťové části ke chlazení úsťové části jediným spojitým proudem chladicí vody.

Středová válcovitá struktura se s výhodou rozprostírá centrálně skrze první plynový kanál vstupu plynu dozadu za vstup plynu.

Zadní konec středové válcovité struktury se $ výhodou nachází směrem dozadu od vstupu plynu, přičemž dmyšna obsahuje propojení pro potrubní vedení chladicí vody do a ze středové struktury.

Tok směrující lopatky jsou s výhodou umístěny mezi protáhlým středovým tělesem a potrubním 25 vedením pro udělování víření proudu plynu skrze přední konec potrubního vedení,

Dmyšna podle tohoto vynálezu rovněž s výhodou obsahuje:

(a) vnitřní kanály chladicí vody uvnitř špičky, nacházející se ve styku s kanály pro přívod a vracení chladicí vody do potrubního vedení, přijímající a vracející chladicí vodu k vnitřnímu chla30 zení špičky potrubního vedení; a (b) kanály chladicí vody uvnitř lopatek a protáhlého středového tělesa, nacházející se ve styku s kanály pro přívod a vracení chladicí vody v předním konci potrubního vedení pro tok vody z přívodních kanálů směrem dovnitř skrze lopatky do chladících kanálů protáhlého středového tělesa a z těchto kanálů směrem ven skrze lopatky do vratných kanálů potrubního vedení.

Kanály pro přívod a vracení chladicí vody pro potrubní vedení s výhodou obsahují první přívodní a vratné kanály ve styku s kanály vnitřního chlazení vodou v uspořádání špičky a druhé zásobovací a vratné kanály ve styku s vodními kanály v lopatkách a protáhlém středovém tělese.

Uspořádání špičky je s výhodou vytvořeno jako duté prstencové uspořádání, které vymezuje prstencový kanál, představující vnitřní kanály chladicí vody v uspořádání špičky.

Soustředné trubky z uhlíkové oceli potrubního vedení s výhodou vymezují řadu prstencových mezer, představujících přívodní a vratné kanály chladicí vody.

Lopatky mají s výhodou tvar spirálovitého uspořádání s více začátky.

Lopatky jsou s výhodou připojeny k potrubnímu vedení na více místech po obvodu rozmístěných kolem potrubního vedení.

Čtyři lopatky jsou s výhodou umístěny ve spirálovitém uspořádání se čtyřmi začátky a jsou připojeny k potrubnímu vedení na předních koncích lopatek na čtyřech místech, rozmístěných v intervalech 90° kolem potrubního vedení.

Přívodní a vratné kanály chladicí vody potrubního vedení s výhodou obsahují odpovídající počet oddělených vodních kanálů, každý pro přivádění chladicí vody k jedné z lopatek.

Oddělené vodní kanály jsou s výhodou tvořeny pomocí rozdělovačů uvnitř odpovídajícího prstencového kanálu mezi trubkami potrubního vedení, rozprostírajících se spirálovitě podél io potrubního vedení.

Přední konce soustředných trubek z uhlíkové oceli jsou na svých předních koncích s výhodou připojeny k uspořádání špičky.

Zadní konce soustředných trubek z uhlíkové oceli jsou s výhodou namontovány pro umožnění vzájemného podélného pohybu mezi nimi pro přizpůsobení rozdílnému tepelnému roztahování a smršťování trubek.

V souladu s dalším aspektem tohoto vynálezu bylo rovněž vyvinuto zařízení pro výrobu železné20 ho kovu z železného vstupního materiálu způsobem přímého tavení, přičemž toto zařízení obsahuje nádobu, která obsahuje lázeň roztaveného kovu a roztavené strusky a spojitý plynový prostor nad tavnou lázní, přičemž tato metalurgická nádoba obsahuje:

(a) pec, vytvořenou ze žáruvzdorného materiálu, mající základnu a boky, (b) boční stěny, rozprostírající se směrem nahoru od boků pece, přičemž boční stěny obsahují vodou chlazené pláty, (c) prostředky pro přivádění železného vstupního materiálu a uhlíkového materiálu do metalurgické nádoby, (d) prostředky pro vytváření proudění plynu v tavné lázni pro nesení roztaveného materiálu směrem nahoru nad přibližný klidový povrch tavné lázně a utváření zvýšené lázně, (e) alespoň jednu shora uvedenou dmyšnu pro zavádění plynu, rozprostírající se směrem dolů do metalurgické nádoby, pro zavádění plynu, obsahujícího kyslík, do metalurgické nádoby v úhlu 20 až 90° vzhledem k vodorovné ose při rychlosti 200 až 600 m/s a teplotě 800 až 1400 °C, přičemž dmyšna je umístěna tak, že:

(i) dmyšna zasahuje do metalurgické nádoby do vzdálenosti, která je větší nebo rovna vnějšímu průměru předního konce dmyšny, (ii) přední konec dmyšny je ve vzdálenosti alespoň trojnásobku vnějšího průměru předního konce dmyšny nad klidovým povrchem tavné lázně, a (iii) prostředky pro odpich roztaveného kovu a strusky z metalurgické nádoby.

Prostředky pro přívod železného vstupního materiálu a uhlíkového materiálu a prostředky pro vytváření proudění plynu s výhodou obsahují množinu dmyšen/výfučen pro zavádění železného vstupního materiálu a uhlíkového materiálu s nosným plynem do tavné lázně a vytváření proudění plynu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je podrobněji vysvětlen za pomoci přiložených výkresů, na kterých:

-5CZ 300668 B6 obr. 1 představuje vertikální rez metalurgickou nádobou pro přímé tavení zahrnující dvojici drny šen pro zavádění pevné látky a dmyšnu pro zavádění horkého větru, konstruovanou podle vynálezu;

obr. 2 představuje podélný průřez jedním provedením potrubního vedení dmyšny pro zavádění horkého vzduchu;

obr. 3 představuje podélný řez přední částí středové struktury dmyšny ve zvětšeném měřítku;

obr. 4 dále znázorňuje přední konec středové struktury;

obr. 5 a 6 znázorňují konstrukci přední úsťové části středové struktury;

obr. 7 je podélný řez středovou konstrukcí;

io obr. 8 ukazuje detail oblasti 8 z obrázku 7;

obr. 9 představuje příčný řez podle čáry 9-9 z obrázku 8; obr. 10 představuje příčný řez podle čáry 10-10 z obrázku 8;

obr. 11 představuje podélný řez jiným provedením potrubního vedení dmyšny pro zavádění horkého vzduchu;

obr. 12 představuje podélný řez ve zvětšeném měřítku skrze přední koncovou část dmyšny zobrazené na obrázku 11;

obr. 13 představuje řez podle čáry 13-13 z obrázku 12; obr. 14 představuje příčný řez podle čáry 14-14 z obrázku 12; obr. 15 představuje řez podle čáry 15-15 z obrázku 14;

obr. 16 představuje příčný řez podle čáry 16-16 z obrázku 15;

obr. 17 znázorňuje vodní kanály vytvořené v přední části středového tělesa, umístěného v předním konci dmyšny, zobrazeného na obrázcích 11-16;

obr. 18 představuje rozvinuté znázornění uspořádání přívodního a vratného vodního kanálu v části středového tělesa, se čtyřmi vířivými lopatkami v přední části dmyšny zobrazené na obrázcích 11-17; a obr. 19 představuje zvětšený řez skrze zadní část dmyšny zobrazené na obrázcích 11-18.

Příklady provedení vynálezu

Následující popis se týká tavení železné rudy k vyrobení taveného železa a odborníkovi je zřejmé, že předložený vynález není omezen pouze k tomuto použití a je použitelný pro jakékoliv železné rudy a/nebo koncentráty, včetně částečně redukovaných železných rud a znovu použitých odpadních materiálů.

Zařízení pro přímé tavení zobrazené na obrázku I zahrnuje metalurgickou nádobu označenou jako celek vztahovou značkou j_L. Metalurgická nádoba JJ_ má pec, která zahrnuje základnu J_2 a boky 13 vytvořené ze žáruvzdorných cihel; boční stěny 14, které tvoří válcovitý trup, rozprostírající se nahoru od stran 13 pece, který zahrnuje horní sekci 151 trupu vytvořenou z vodou chlazených plátů a spodní sekci 153 trupu vytvořenou z vodou chlazených plátů, majících vnitřní vylo40 žení ze žáruvzdorných cihel; klenbu 17; výstup 18 pro odpadní plyny; předpecí 19 pro kontinuální vypouštění roztaveného kovu; a odpichový otvor 21 pro vypouštění roztavené strusky.

Za provozu obsahuje metalurgická nádoba tavnou lázeň železa a strusky, která za klidových podmínek zahrnuje vrstvu 22 roztaveného kovu a vrstvu 23 roztavené strusky na vrstvě 22 kovu.

Termín „vrstva kovu“ je zde uveden ve významu, znamenajícím oblast lázně, ve které převládá kov. Termín „vrstva strusky“ je zde uveden ve významu, znamenajícím oblast lázně, ve které převládá struska.

Šipka 24 označuje přibližnou hladinu klidového povrchu vrstvy 22 kovu a šipka 25 označuje přibližnou hladinu klidového povrchu vrstvy 23 strusky (tj. tavné lázně). Termín „klidový povrch“ je zde uveden ve významu, znamenajícím povrch, když není do metalurgické nádoby zaváděn žádný plyn ani pevné látky.

io Metalurgická nádoba je vybavena dolů směrující dmyšnou 26 pro zavádění horkého vzduchu, pro dopravovaní horkého větru o teplotě v rozmezí 800 až 1400 °C do horní oblasti metalurgické nádoby a následně spalovaných reakčních plynů uvolněných z tavné lázně. Dmyšna 26 má vnější průměr D na spodním konci dmyšny. Dmyšna 26 je umístěna tak, že:

(i) středová osa dmyšny 26 je v úhlu 20 až 90° vzhledem k vodorovné ose, takže úhel zavádění horkého vzduchuje v tomto rozmezí;

(ii) dmyšna 26 se rozprostírá do metalurgické nádoby do vzdálenosti, která je větší nebo rovná vnějšímu průměru D spodního konce dmyšny; a (iii) spodní konec dmyšny 26 je alespoň o trojnásobek vnějšího průměru D spodního konce dmyšny nad klidovým povrchem 25 tavné lázně.

Metalurgická nádoba je také vybavena dmyšnami 2J_ pro zavádění pevné látky (dvě jsou zobrazeny) rozprostírajícími se dolů a dovnitř skrze boční stěny J4 do tavné lázně, pro zavádění železné rudy, pevného uhlíkatého materiálu a struskotvomých přísad unášených nosným plynem chudým na kyslík do tavné lázně.

Umístění dmyšen 27 je vybráno tak, aby konce 82 výstupu byly nad klidovým povrchem vrstvy 22 kovu. Toto umístění dmyšen redukuje riziko poškození kontaktem s roztaveným kovem a také vytváří možnost chladit dmyšny nuceným oběhem vody bez podstatného rizika, že by voda přišla do kontaktu s roztaveným kovem v nádobě,

V této souvislosti, komerční metalurgická nádoba vyrobená firmou blízkou přihlašovateli má průměr pece 6 m a horkovzdušnou dmyšnu 26, která váží zhruba 60 tun a má vnější průměr 1,2 m, rozprostírající se zhruba 10 m do metalurgické nádoby.

Konstrukce jednoho provedení této dmyšny 26 pro zavádění horkého vzduchu je znázorněna na obrázcích 2 až 10.

Jak je ukázáno na těchto obrázcích, dmyšna 26 zahrnuje podélné potrubní vedení 31, které přijímá horký plyn skrze strukturu 32 vstupu plynu a zavádí ho do horní oblasti metalurgické nádoby, Dmyšna obsahuje podélnou středovou trubkovitou strukturu 33, která se rozprostírá uvnitř potrubního vedení 31 proudu plynu od jeho zadního konce k jeho přednímu konci.

V blízkosti předního konce potrubního vedení nese středová struktura 33 sérii čtyř víření udělujících lopatek 34 pro udělování víření proudu plynu opouštějícího potrubního vedení. Přední konec středové struktury 33 má výčnělek 35 zakončený kopulí, který přečnívá dopředu za špičku 36 potrubního vedení 31, takže přední konec středového tělesa a špička 36 potrubního vedení dohromady spoluvytváří prstencovou trysku pro rozbíhavé proudění plynu z potrubního vedení, s vířením uděleným lopatkami 34.

Lopatky 34 jsou rozmístěny ve spirálovitém uspořádání se čtyřmi začátky a jsou posuvně uloženy uvnitř předního konce potrubního vedení.

-7CZ 300668 B6

Stěna hlavní části potrubního vedení 31 rozprostírající se dolů od vstupu 32 plynu je vnitřně chlazena vodou. Tato sekce potrubního vedení se skládá ze série tří soustředných ocelových trubek 37, 38, 39, rozprostírajících se do přední koncové části potrubního vedení, kde jsou připojeny ke špičce 36 potrubního vedení. Špička 36 potrubního vedení je vytvořena jako dutý prstenec aje vnitřně vodou chlazena chladící vodou dodávanou a vracející se skrze kanály ve stěně potrubního vedení 3L Specificky je chladicí voda dodávána skrze vstup 41_ a prstencovou vstupní vodní komoru 42 do vnitřního prstencového vodního kanálu 43, vymezeného mezi trubkami 38, 39 potrubního vedení skrze dutý vnitřek špičky 36 potrubního vedení, skrze po obvodu rozmístěné otvory ve špičce. Voda se vrací ze Špičky skrze po obvodu rozmístěné otvory io do vnějšího prstencového vratného vodního kanálu 44, vymezeného mezi trubkami 37, 38 a zpět do výstupu 45 vody na zadním konci vodou chlazené sekce potrubního vedení 3L

Vnější povrch nejkrajnější kovové trubky 37 potrubního vedení 31 je opracovaný pravidelným vzorem pravoúhle vyčnívajících útvarů ve tvaru výstupků 136, z nichž každý má zářez nebo rybinový průřez, takže výstupky mají směrem ven rozbíhavé uspořádání a slouží jako zachycovací útvary pro ztuhnutí strusky na vnějších površích dmyšny 26. Ztuhnutí strusky na dmyšně napomáhá minimalizování teplot na kovových součástech dmyšny.

Vodou chlazená část potrubního vedení 3J_ je uvnitř vyložena vnitřním žáruvzdorným vyložením

46, které je uloženo uvnitř nej vnitřnější kovové trubky 39 potrubního vedení a rozprostírá se skrze ni do vodou chlazené Špičky 36 potrubního vedení.

Vnitřní okraj špičky 36 potrubního vedení celkově lícuje s vnějším povrchem žáruvzdorného vyložení, které vymezuje efektivní kanál pro plyn v potrubním vedení. Přední konec žáruvzdor25 ného potrubního vedení má část 47 s poněkud sníženým průměrem, v níž jsou těsně posuvně uloženy vířivé lopatky 34.

Za částí 47 má žáruvzdorné vyložení poněkud zvýšený průměr, pro umožnění vložení středové struktury 33, při montáži dmyšny, dolů potrubního vedením, dokud vířivé lopatky 34 nedosáhnou předního konce potrubního vedení, kde jsou navedeny do těsného záběru s žáruvzdornou částí 47 prostřednictvím zužujícího se žáruvzdorného útvaru 48, který zachycuje a vede lopatky do žáruvzdorné částí 47.

Přední konec středové struktury 33, který nese vířivé lopatky 34, je vnitřně chlazen chladicí vodou dodávanou dopředu skrze středovou strukturu od zadního konce k přednímu konci dmyšny a poté navracenou zpět podél středové struktury k zadnímu konci dmyšny.

To umožňuje velmi silný tok chladicí vody přímo do předního konce středové struktury a do kupolí zakončeného výčnělku 35, který je především vystaven velmi vysokému toku tepla při provozu dmyšny.

Středová struktura 33 zahrnuje vnitřní a vnější soustředné ocelové trubky 50 a 51, tvořené díly trubek spojenými ve vzájemném sražení a dohromady svařenými. Vnitřní trubka 50 vymezuje středový vodní kanál 52, skrze který voda teče dopředu skrze středovou strukturu ze vstupu 53 vody na zadním konci dmyšny a skrze výčnělek 35 předního konce středové struktury a prstencový vratný vodní kanál 54 vymezený mezi dvěma trubkami, skrze který se chladicí voda navrací z výčnělku 35 zpět středovou konstrukcí k výstupu 55 vody na zadním konci dmyšny.

Konec výčnělku 35 středové struktury 33 zahrnuje měděné těleso 61, umístěné uvnitř vnějšího obalu 62, kupolí zakončeného výčnělku, také vytvořeného z mědi. Vnitřní měděná část 61 je spolu se středovým vodním kanálem 63 uspořádána pro přijímání vodu ze středového kanálu 52 struktury 33 a její směrování do špičky výčnělku. Konec výčnělku 35 je vytvořen s vyčnívajícími žebry 64, které těsně dosedají uvnitř obalu 62 výčnělku a vymezují jediný průběžný kanál 65 chladicí vody mezi vnitřní částí 61 a vnějším obalem 62 výčnělku. Jak je vidět zejména na o

obrázcích 5 a 6, žebra 64 jsou tvarována tak, že se jediný průběžný kanál 65 rozprostírá ve formě prstencových segmentů 66 kanálu mezi sebou spojených segmenty 67 kanálu nakloněnými od jednoho prstencového segmentu ke druhému. Kanál 65 se tudíž rozprostírá od špičky výčnělku ve spirále, která, přestože není v uspořádání opravdové šroubovice, se obtáčí kolem a zpět podél výčnělku k výstupu na zadním konci výčnělku do prstencového vratného kanálu tvořeného mezi trubkami 51 a 52 středové struktury 33.

Nucený tok chladicí vody v jediném spojitém proudu skrze spirálovitý kanál 65, rozprostírající se kolem a zpět podél konce výčnělku 35 středové struktury, zajišťuje efektivní odvádění tepla a io zamezuje vytváření „horkých míst“ na výčnělku, které se mohou objevit, jestliže je chladicí vodě dovoleno rozdělit se u výčnělku do oddělených proudů. V zobrazeném uspořádání je chladicí voda hnána v jediném proudu od chvíle, kdy vstupuje do konce výčnělku 35, do chvíle, kdy opouští konec výčnělku.

is Vnitřní struktura 33 je opatřena vnějším tepelným Štítem 69 ke stínění proti přestupu tepla z proudu přicházejícího horkého plynu v potrubním vedení 31 do chladicí vody tekoucí uvnitř středové struktury 33. Když je vystaven velmi vysokým teplotám a velkým tokům plynu, vyžadovaným v metalurgických zařízeních v průmyslovém měřítku, pevný žáruvzdorný štít může poskytnout pouze krátkou službu. V zobrazené konstrukci je štít 69 vytvořen z trubicových objímek z keramického materiálu, na trhu dostupných pod názvem UMCO. Tyto objímky jsou srovnány ve vzájemném sražení k vytvoření souvislého keramického štítu, obklopujícího vzdušnou mezeru 70 mezi štítem a nej krajnější trubkou 51 středové struktury.

Štít může být vyroben zejména z trubicových dílků z UMCO 50, které obsahují hmotnostně 0,05 až 0,12 % uhlíku, 0,5 až 1 % křemíku, nejvýše 0,5 % nejvýše 0,02 % fosforu, nejvýše 0,02 % síry, 27 až 29 % chrómu, 48 až 52 % kobaltu a zbytek tvoří v podstatě železo. Tento materiál poskytuje vynikající stínění proti teplu, ale podléhá značnému tepelnému roztažení za vysokých teplot.

K řešení tohoto problému jsou jednotlivé trubicové dílky tepelného štítu uspořádány a namontovány jak je zobrazeno na obrázcích 7 až 10 tak, aby j ím bylo umožněno se podélně rozpínat nezávisle na sobě za udržování v podstatě souvislého štítu po celou dobu.

Jak je znázorněno na těchto obrázcích, jednotlivé objímky jsou namontovány na lokalizačních páscích 71 a deskových operách 72 dosedajících na vnější trubce 51 středové struktury 33, zadní konec každé štítové trubičky má osazení 73 k dosednutí přes deskovou opěru s koncovou mezerou 74 k umožnění nezávislého podélného tepelného rozpínání každého pásku. Ke každé objímce mohou být upevněny také fixační pásky 75, dosedající kolem vyvýšené drážkované pásky 76 na trubce 52 k zamezení rotace objímek štítu.

Horký plyn je dopravován do potrubního vedení 31 skrze sekci 32 pro vstup plynu. Horký plyn může být kyslíkem obohacený vzduch přiváděný skrze ohřívací pece za teploty řádově 1200 °C. Tento vzduch musí být dopravován skrze žáruvzdorně vyložené potrubní vedení, a sbíral by žáruvzdorné částice, které mohou způsobit vážné erozivní problémy, pokud by byl dopravován za vysoké rychlosti přímo do hlavní, vodou chlazené části potrubního vedení 3_L Vstup 32 plynu je navržen tak, aby umožnil potrubnímu vedení přijmout dodání velkého objemu horkého vzduchu s žáruvzdornými částicemi, za minimalizace poškození vodou chlazené části potrubního vedení. Vstup 31 zahrnuje těleso 81 ve tvaru T, lisované jako jednotka ve vysoce odolném žáruvzdorném materiálu, a umístěné uvnitř tenkostěnného vnějšího kovového pouzdra 82.

Těleso 81 vymezuje první trubicovitý kanál 83 vyrovnaný se středovým kanálem potrubního vedení 31 a druhý trubicovitý kanál 84, kolmý ke kanálu 83 k přijmutí horkého proudu vzduchu, dopravovaného z pecí (nezobrazeno). Kanál 83 je vyrovnán s kanálem plynu v potrubním vedení 31 aje k němu připojen skrze středový kanál 83 v žáruvzdorné spojovací části 86 vstupu 32.

-9CZ 300668 B6

Horký vzduch dopravovaný do vstupu 32 prochází skrze trubicovitý kanál 84 tělesa 81 a naráží do vysoce odolné žáruvzdorné stěny tlustého žáruvzdorného tělesa 82, které je odolné vůči erozi. Tok plynu poté mění směr a proudí v pravých úhlech dolů skrze kanál 83 tělesa 8J_ ve tvaru T a středový kanál 85 přechodové části 86 a do hlavní části potrubního vedení. Stěna kanálu 83 se může zužovat dopředu ve směru toku, za účelem urychlení toku do potrubního vedení. Může se například zužovat v sevřeném úhlu řádově 7°

Přechodové žáruvzdorné těleso 86 se zužuje od tlusté stěny žáruvzdorného tělesa 81 na jednom io konci ke mnohem tenčímu žáruvzdornému vyložení 46 hlavní části potrubního vedení 3L Je obdobně vodou chlazené skrze prstencový plášť 87 pro chladicí vodu, skrze který chladicí voda obíhá skrze vstup 88 a výstup 89. Zadní konec středové struktury 33 se rozprostírá skrze trubicovitý kanál 83 vstupu 32 plynu.

is Je umístěn uvnitř zátky 91 v žáruvzdorné vyzdívce, která uzavírá zadní konec kanálu 83, zadní konec středové struktury 33 rozprostírající se zpět od vstupu 32 plynu ke vstupu 53 voda a výstupu 55 vody.

Znázorněné zařízení je schopno za vysokých teplot vstřikovat velké objemy horkého plynu do tavné metalurgické nádoby J_L Středová struktura 33 je schopna dopravování velkých objemů chladicí vody rychle a přímo do úsťové části středové struktury a nucené proudění této chladicí vody v nerozděleném chladicím proudu kolem úsťové struktury umožňuje velmi efektivní odvádění tepla z předního konce středové struktury. Nezávislý tok vody do špičky potrubního vedení také umožňuje efektivní odvádění tepla z dalších součástí dmyšny vystavených vysokému tepel25 nému proudění. Dopravení proudu horkého vzduchu do vstupu, ve kterém naráží na tlustou stěnu žáruvzdorné komory nebo kanály, před tím, než proudí směrem dolů do potrubního vedení umožňuje zacházení s velkými objemy vzduchu znečištěného žáruvzdornými částicemi, bez silné eroze žáruvzdorného vyložení a tepelného štítu v hlavní ěásti dmyšny.

Konstrukce dalšího, přestože ne jediného dalšího, provedení dmyšny 26 pro zavádění horkého vzduchuje znázorněna na obrázcích 11 až 19.

Jak je ukázáno na těchto obrázcích, dmyšna 26 zahrnuje protáhlé potrubní vedení 31, skrze které má procházet proud horkého vzduchu, který může být obohacen kyslíkem. Potrubní vedení 31 se skládá z rady čtyř soustředných ocelových trubek 32, 33, 34, 35 rozprostírajících se do přední koncové části 36 potrubního vedení, kde jsou připojeny ke koncové části 37 špičky. Protáhlá část 38 tělesa je uspořádána centrálně uvnitř přední koncové části 36 potrubního vedení a nese řadu čtyř víření udělujících lopatek 39.

Středová část 38 tělesa je protáhlého válcovitého tvaru s tuponosým ěi kupolí zakončeným předním a zadním koncem 44, 42. Lopatky 39 jsou uspořádány ve spirálovitém uspořádání se čtyřmi začátky a jsou připojeny na jejich předních koncích paprskovitě ven vybíhajícími konci 45 lopatek k přední části potrubního vedení.

Potrubní vedení 31 je vnitřně vyloženo všude po většině jeho délky vnitřním žáruvzdorným vyložením 43, které je uloženo uvnitř nejvnitřnější kovové trubky 35 potrubního vedení a rozprostírá se k předním koncovým částem 42 lopatek, lopatky 39 těsně dosedají na žáruvzdorné vyložení za těmito předními koncovými částmi 42.

Koncová část 37 špičky potrubního vedení má dutou prstencovou hlavu nebo uspořádání 44 špičky, které přečnívá dopředu ze zbytku potrubního vedení, tak aby se celkově lícovalo s vnějším povrchem žáruvzdorného vyložení 43, které vymezuje efektivní kanál pro proud plynu skrze potrubní vedení. Přední konec středové části 38 tělesa přečnívá dopředu přes toto uspořádání 44 špičky, takže přední konec časti tělesa a uspořádání špičky dohromady spolupůsobí k

1Λ vytvoření prstencové trysky, ze které horký vítr vychází v prstencovém rozbíhavém toku se silným točivým nebo vířivým pohybem uděleným lopatkami 39.

Podle předloženého vynálezu, uspořádání 44 špičky potrubního vedení, středová část 38 tělesa a lopatky 39 jsou všechny vnitřně vodou chlazené s toky chladicí vody poskytovanými prostředky kanály 5J. chladicí vody, rozprostírajícími se skrze stěnu potrubního vedení.

Kanály H chladicí vody zahrnují zásobovací kanál 52 pro zásobování vodou určenou prstencovým prostorem mezi trubkami 33, 34 potrubního vedení k dodávání chladicí vody do dutého ío vnitřku 53 uspořádání 44 špičky potrubního vedení přes po obvodu rozmístěné otvory 54 v koncové části 37 špičky. Voda se vrací z koncové části špičky skrze po obvodu rozmístěné otvory 55 do prstencové kanály 56 pro návrat proudu vody, určené mezi trubkami 32 a 33 potrubního vedení ale také tvořící část prostředků 51. kanály pro tok vody. Dutý vnitřek 53 koncové části 37 špičky je tedy nepřetržitě zásobován chladicí vodou, tak, aby pracoval jako vnitřní chladicí kanál. Chladicí voda pro špičku dmyšny je dopravována do zásobovacího kanálu 52 skrze vstup 57 vody na zadním konci dmyšny a vracej ící se voda opouští dmyšnu skrze výstup 58 také na zadním konci dmyšny.

Prstencový prostor 59 mezi trubkami 34 a 35 potrubního vedení je rozdělen spirálovitě vinutými rozdělujícími tyčemi do osmi oddělených spirálovitých kanálů 60, rozprostírajících se od zadního konce potrubního vedení do přední koncové části 36 potrubního vedení. Čtyři z těchto kanálů jsou vodou zásobovány nezávisle skrze po obvodu rozmístěné vstupy 62 pro vodu, k poskytnutí nezávislých dodávek vody pro chlazení lopatek 39 a části 38 tělesa.

Vstupy 62 pro vodu jsou propojeny se společnou vodní přívodní trubkou 80 pomocí prstencového sběrného potrubí 90. Další čtyři kanály 60 slouží jako vratné kanály, které jsou připojeny ke společnému prstencovému vratnému sběrnému kanálu 63 a jednoduchému výstupu 64 pro vodu.

Lopatky 39 jsou vytvořeny duté a vnitřky jsou rozděleny k vytvoření vstupních a výstupních vodních kanálů, skrze které voda teče do a z středové části 38 tělesa, která je také vytvořena s vodními kanály pro vnitřní chlazení vodou.

Přední koncové Části 45 lopatek 39 jsou připojeny k přednímu konci nejvnitrnější trubky 35 potrubního vedení, kolem čtyř štěrbin 65 pro vstup vody, skrze které voda teče ze čtyř odděleně zásobovaných vstupních vodních kanálů do paprskovitě dovnitř směrovaných vstupních kanálů 66 v předních koncích lopatek. Chladicí voda poté teče do předního konce středové části 38 tělesa.

Středová část 38 tělesa se skládá z předních a zadních vnitřních částí 68, 69 tělesa, umístěných uvnitř krytu 70 tvořeného hlavním válcovitým úsekem 7} a kupolí zakončených předních a zadních částí 44, 42, které mají tvrdý vnější povrch, aby odolaly obrušování žáruvzdornými částicemi nebo jiným částicovým materiálem neseným proudem horkého plynu.

Vůle 74 mezi vnitřními částmi 68, 69 a vnějším krytem středové části tělesa je rozdělena do dvou skupin obvodových vodních kanálů 75, 76 pomocí rozdělujících žeber 77, 78, vytvořených na vnějších obvodových površích vnitřních částí 68, 69 tělesa.

Obvodové vodní kanály 75 přední skupiny jsou uspořádány tak, že se rozevírají od předního konce středové části tělesa způsobem zobrazeným na obrázku 17 a směrem zpět kolem tělesa.

Vložka 81 pro potrubní vedení proudění je umístěna centrálně uvnitř vnitřní části 68 tělesa, rozprostírá se skrze vodní kanál 67, který rozděluje do čtyř po obvodu rozmístěných vodních kanálů, které nezávisle přijímají přicházející toky vody skrze vstupní vodní kanály 66 v předních koncích lopatek, takže udržují čtyři nezávislé vstupní toky vody do předního konce středové části tělesa. Tyto oddělené toky vody jsou ve styku se čtyřmi předními obvodovými kanály 75 proudu vody, skrze které voda teče zpět kolem předního konce středové částí tělesa.

Příčka 82 odděluje vstupní vodní kanály 66, 67 vody v předních koncích lopatek a středové části tělesa od vodních kanálů v zadních částech lopatek a středové části tělesa. Voda tekoucí zpět skrze přední obvodové kanály 75 se šíří skrze štěrbiny 83 v této příčce umístěné mezi vstupními kanály 66, tak aby tekla zpět do středového kanálu 84 v zadní části tělesa 69,

Tento kanál je také rozdělen do čtyř oddělených kanálů pomocí středového rozdělovače 85 io proudění pro potrubní vedení čtyř oddělených toků vody do zadního konce středového tělesa.

Zadní obvodové kanály 76 toku jsou také uspořádány ve skupině čtyř obdobně jako vedlejší kanály 75 na předním konci středového tělesa, k získání čtyř oddělených toků vody na zadním konci tělesa a k jejich vracení kolem okraje tělesa zpět do čtyř po obvodu rozmístěných výstupních štěrbin 86 v krytu, skrze které voda teče do vratného kanálu 87 v lopatkách.

Duté lopatky jsou vnitřně rozděleny podélnými přepážkami 89, takže se kanály chladicí vody táhnou od vnitřních předních konců lopatek zpět k zadním koncům lopatek a poté směrem ven a dopředu podél vnějších podélných konců lopatek k paprskovitě se rozprostírajícím výstupním kanálům vody v předních koncích 42 lopatek, kteréjsou ve styku skrze výstupní štěrbiny 93 se čtyřmi po obvodu rozmístěnými vratnými kanály, rozprostírajícími se zpět skrze stěnu potrubního vedení ke společnému výstupu 64 na zadním konci potrubního vedení. Přepážka 82 rozděluje vstupní a výstupní kanály 66, 91 uvnitř lopatek, a štěrbiny 65, 93 pro vstup a výstup vody jsou pro každou lopatku vytvořeny v předním konci vnitřní trubky 35 potrubního vedení v úhlu od podélného směru tvořícím úhel šroubovice lopatek, jak je zřejmé na obrázku 3.

Přední konce čtyř soustředných trubek 32, 33, 34, 35 potrubního vedení jsou přivařeny ke třem přírubám 94, 95, 96 koncové části 37 špičky, takže jsou pevně spojeny do pevné struktury na předním konci drny sny, Zadní konce trubek potrubního vedení se mohou podélně vzájemně pohybovat k umožnění různého tepelného roztažení během provozu dmyšny. Jak je nejjasněji vidět na obrázku 19, zadní konec trubky 32 potrubního vedení je opatřen vyčnívající přírubou 101, ke které je zde přivařena souvislá struktura 102, která nese různé vstupy a výstupy 57, 58, 80, 64 vody. Struktura 102 obsahuje vnitřní prstencovou přírubu 103, vybavenou těsnicím kroužkem 104, kteiý slouží jako posuvné upevnění pro zadní konec trubky 33 potrubního vedení, takže umožňuje trubce 33 potrubního vedení podélně se roztahovat a smršťovat nezávisle na vnější trubce 32 potrubního vedení.

Struktura 105 při vařená k zadnímu konci trubky 34 potrubního vedení obsahuje prstencové příruby 106. 107 vybavené těsnicími kroužky 108, 109, které poskytují posuvné upevnění pro zadní konec trubky 34 potrubního vedení uvnitř vnější struktury 102. připevněné k zadnímu konci trubky 32 potrubního vedení, takže trubka 34 potrubního vedení se může také roztahovat a smršťovat nezávisle na trubce 32 potrubního vedení. Zadní konec nej vnitřnější trubky 35 potrubního vedení je opatřen vynikající přírubou lij vybavenou těsnícím kroužkem 112, který je zasazen do prstencové obruby 113, připevněné k vnější struktuře 102, tak, aby také poskytovala posuvné upevnění pro nej vnitrnější trubku potrubního vedení, dovolující nezávislé podélné roztahování a smršťování.

Je také učiněno opatření pro tepelnou roztažností usměrňovačích lopatek 39 a vnitřní část 38 tělesa. Lopatky 39 jsou připojeny k potrubnímu vedení a k vnitřní části tělesa pouze na jejich předních koncích a zejména na místech kde jsou vstupní a výstupní toky vody na vnějších a vnitřních částech předních konců lopatek. Hlavní části lopatek jednoduše dosedají mezi žáruvzdorné vyložení 43 potrubního vedení a kryt středové části 38 tělesa a jsou uvolněny k podélnému roztahování. Rozdělovač 85 proudu vody uvnitř zadní sekce vnitřní části tělesa má prstencovou desku předního konce, která klouže uvnitř opracovaného povrchu válcovitého čepu 122 na zarážce 82, tak, aby bylo dovoleno předním a zadním částem středové části tělesa odděleně se

Ί pohybovat za tepelné roztažnosti, zatímco je udržena těsnost mezi oddělenými vodními kanály. Spoj 133 pro tepelnou roztažnost je uspořádán pro přizpůsobení tepelné roztažnosti mezi předním a čelním koncem středové části tělesa.

K dalšímu umožnění tepelné roztažnosti mohou mít lopatky 39 takový tvar, aby se nerozpínaly radiálně směrem ven mezi krytem středové části tělesa a žáruvzdorným vyložením potrubního vedení, když se díváme na průřez, ale tak, že jsou poněkud odsazeny v úhlu ke skutečně radiálnímu směru, když trubky dmyšny a středové těleso jsou ve studeném stavu. Další roztažení trubek potrubního vedení během provozu dmyšny dovolí lopatkám, aby byly protaženy směrem io ke skutečně radiálním pozicím, zatímco si udržují správný kontakt s vyložením potrubního vedení a středové části tělesa, čímž je zamezeno radiálním tlakům na lopatky v důsledku tepelné roztažnosti.

Za provozu znázorněné dmyšny pro zavádění horkého vzduchu jsou do čtyř víncích lopatek 39 dopravovány nezávislé proudy chladicí vody, takže se nemohou vyskytnout žádné ztráty na efektivitě chlazení účinkem rozdílu proudění. Nezávislé proudy chladicí vody jsou také přivedeny k přednímu a zadnímu konci středové části tělesa 38, tak, aby byla eliminována horká místa, způsobená nedostatečným tokem vody v důsledku případného přednostního proudění. To je kritické zejména pro chlazení předního konce 41 středové části tělesa, který je vystaven extrémně podmínkám vysoké teploty uvnitř tavící metalurgické nádoby.

Trubky potrubního vedení se mohou nezávisle rozpínat a smršťovat v podélném směru vlivem tepelného rozpínání a smršťování, a lopatky a středové části tělesa se mohou také roztahovat a smršťovat bez oslabení strukturní integrity dmyšny nebo zhoršení udržení různých nezávislých toků chladící vody.

Znázorněná dmyšna je schopna provozu za extrémních teplotních podmínek uvnitř metalurgické nádoby pro přímé tavení, ve které je vyráběno roztavené železo postupem přímého tavení. Typicky bude průtoková rychlost chladicí vody skrze vířící lopatky a středovou část tělesa řádově 90 m³/h a průtoková rychlost skrze vnější pouzdro a špičku dmyšny bude řádově 400 m³/h. Celková průtoková rychlost proto tedy může být řádově 490 m³/h při maximálním provozním tlaku řádově 1500 kPag,

Ačkoliv znázorněné dmyšny byly navrženy pro zavádění horkého větru do metalurgické nádoby pro přímé tavení, je zřejmé, že obdobné dmyšny mohou být použity pro zavádění plynů do jakékoliv metalurgické nádoby, ve které převládají teplotní podmínky, například pro zavádění kyslíku, vzduchu nebo palivových plynů do pecí.

Odborníkovi by mělo být zřejmé, že vynález není jakýmkoliv způsobem omezen na detaily znázorněné konstrukce, a že může být učiněno mnoho změn a obměn popsaného vynálezu.

Claims

45 PATENTOVÉ NÁROKY

1. Dmyšna (26) pro zavádění předehřátého plynu, obsahujícího kyslík, do metalurgické nádoby (11) obsahující lázeň roztaveného materiálu, přičemž tato dmyšna (26) obsahuje:

50 (a) podélné potrubní vedení (31) plynu, rozprostírající se od zadního k přednímu konci potrubního vedení pro vypouštění plynu z potrubního vedení, přičemž potrubní vedení zahrnuje (i) vnitřní a vnější soustředné trubky z uhlíkové oceli, pro poskytování hlavní strukturní opory pro potrubní vedení,

- 13 CZ 300668 B6 (ii) prostředky pro přivádění a vracení chladicí vody, rozprostírající se skrze stěnu potrubního vedení od zadního konce k přednímu konci potrubního vedení pro přivádění a vracení chladicí vody do předního konce potrubního vedení, (iii) vnější povrch, který obsahuje mechanické prostředky, uzpůsobené k udržení vrstvy ? ztuhlé strusky na potrubním vedení, (b) vstup plynu pro přivádění horkého plynu do zadního konce potrubního vedení, (c) uspořádání špičky (36), připojené k soustředným trubkám na předním konci potrubního vedení, (d) ochranné vyložení, vytvořené ze žáruvzdorného nebo jiného materiálu pro ochranu io potrubního vedení při vystavení proudu plynu o teplotě 800 až 1400 °C skrze potrubní vedení, přičemž vyložením je nekovový materiál s tepelně izolačními vlastnostmi v porovnání s ocelovými trubkami, a (e) prostředky, umístěné v potrubním vedení pro udělování víření proudu plynu skrze přední konec potrubního vedení.
2. Dmyšna podle nároku 1, vyznačující se tím, že potrubní vedení (31) obsahuje tri nebo více soustředných ocelových trubek (37, 38, 39), rozprostírajících se k přednímu konci potrubního vedení (31).

20
3. Dmyšna podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že vstup plynu obsahuje žáruvzdorné těleso, vymezující první válcovitý kanál plynu, vyrovnaný s potrubním vedením (31) a rozprostírající se přímo k zadnímu konci potrubního vedení (31), a druhý válcovitý kanál plynu příčně k prvnímu kanálu k přijímání horkého plynu a jeho směrování do prvního kanálu, takže horký plyn a jakékoliv částice v něm unášené narážejí na žáruvzdornou stěnu prvního

25 kanálu, přičemž tok plynu mění směr při průchodu z prvního kanálu do druhého kanálu.
4. Dmyšna podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že mechanické prostředky na vnějším povrchu potrubního vedení (31) obsahují výstupky (35), které jsou tvarovány pro spojení se ztuhlou struskou a její udržení na potrubním vedení (31).
5. Dmyšna podle nároku 4, vyznačující se tím, že výstupky (35) jsou vytvořeny jako útvary, které mají zářezy nebo rybinový průřez, takže tvoří vně rozbíhavé uspořádání a slouží jako zachycovací útvary pro tuhnutí strusky.

35
6. Dmyšna podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že uspořádání špičky (36) mají dutou prstencovou strukturu a jsou vytvořena z materiálu, obsahujícího měď.
7. Dmyšna podle nároku 6, vyznačující se tím, že přední konec potrubního vedení

40 (31) je vytvořen jako duté prstencové uspořádání špičky (36), přičemž potrubní vedení (31) zahrnuje přívodní a vratné kanály chladicí vody uspořádání špičky (36) pro přivádění chladicí vody dopředu podél potrubního vedení (31) do špičky (36) potrubního vedení (31) a vracení této chladicí vody zpět podél potrubního vedení (31).

45
8. Dmyšna podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že dále obsahuje protáhlé těleso, umístěné centrálně uvnitř předního konce potrubního vedení (31), takže plyn, proudící skrze přední část potrubního vedení (31), proudí přes protáhlé středové těleso.
9. Dmyšna podle nároku 8, vyznačující se tím, že přední konec protáhlého tělesa

50 a uspořádání špičky (36) dohromady spolupůsobí a tvoří prstencovou trysku pro tok plynu z potrubního vedení (31), s vířením uděleným vířícími prostředky.
10. Dmyšna podle nároku 8 nebo 9, vyznačující se tím, že vířící prostředky obsahují množinu tok směrujících lopatek, připojených k protáhlému tělesu, pro udělování víření proudu plynu skrze přední konec potrubního vedení (31).
11. Dmyšna podle nároku 10, vyznačující se tím, že protáhlým tělesem je protáhlá středová válcovitá struktura (33), rozprostírající se uvnitř potrubního vedení (31) plynu od jeho zadního konce, k jeho přednímu konci, přičemž lopatky jsou umístěny kolem středové válcovité struktury (33) v sousedství předního konce potrubního vedení (31) pro udělování víření proudu io plynu do předního konce potrubního vedení (31).
12. Dmyšna podle nároku 11, vyznačující se tím, že středová válcovitá struktura (33) obsahuje kanál chladicí vody pro tok chladicí vody dopředu do jejího předního konce.
15 13. Dmyšna podle nároku 12, vyznačující se tím, že středová válcovitá struktura (33) obsahuje kanály chladicí vody pro tok chladicí vody dopředu skrze středovou strukturu (33) od jejího zadního konce k jejímu přednímu konci a pro vnitřní chlazení předního konce a odtamtud k vracení zpět skrze středovou strukturu (33) k jejímu zadnímu konci.

20 14. Dmyšna podle nároku 13, vyznačující se tím, že středová válcovitá struktura (33) vymezuje středový vodní kanál pro tok vody dopředu skrze tuto strukturu přímo do předního konce středové struktury (33), a prstencový vodní kanál, umístěný kolem středového kanálu pro vracení proudu vody z předního konce středové struktury zpět na zadní konec této struktury.

25 15. Dmyšna podle nároku 14, vyznačující se tím, že středová válcovitá struktura (33) obsahuje středovou trubku, vytvářející středový vodní kanál, a další trubku, umístěnou kolem středové trubky, vymezující prstencový vodní kanál mezi těmito trubkami.
16. Dmyšna podle kteréhokoliv z nároků 13 až 15, vyznačující se tím, že středová

30 válcovitá struktura (33) obsahuje tepelně izolující vnější štít pro zpomalení přestupu tepla z plynu v potrubním vedení do kanálů chladicí vody ve středové struktuře (33).
17. Dmyšna podle nároku 16, vyznačující se tím, že tepelně izolující štít obsahuje množinu trubicových dílků z tepelně izolujícího materiálu, umístěných ve vzájemném sražení,

35 k vytvoření tepelného štítu jako v podstatě souvislé trubky, rozprostírající se od zadního konce k přednímu konci středové válcovité struktury (33) kolem prstencové vzduchové mezery, umístěné bezprostředně uvnitř tepelného štítu.
18. Dmyšna podle nároku 17, vyznačující se tím, že vzduchová mezera je vytvořena

40 mezi válcovitým tepelným štítem a další trubkou, vymezující vnější stěnu prstencového vratného vodního kanálu,
19. Dmyšna podle nároku 14, vyznačující se tím, že přední konec středové válcovité struktury (33) obsahuje kupolí zakončenou úsťovou Část, uvnitř opatřenou jednoduchým

45 spirálovým kanálem chladicí vody k přijmutí vody ze středového vodního kanálu ve středové válcovité struktuře (33) na špičce úsťové části a směrování této vody v jediném proudu kolem a směrem zpět podél úsťové části ke chlazení úsťové části jediným spojitým proudem chladicí vody.

50 20. Dmyšna podle kteréhokoliv z nároků 11 až 19, vyznačující se tím, že středová válcovitá struktura (33) se rozprostírá centrálně skrze první plynový kanál vstupu plynu dozadu za vstup plynu.

- 15CZ 300668 B6

21. Dmyšna podle nároku 20, vyznačující se tím, že zadní konec středové válcovité struktury (33) se nachází směrem dozadu od vstupu plynu, přičemž dmyšna obsahuje propojení pro potrubní vedení chladicí vody do a ze středové struktury (33).

5 22. Dmyšna podle nároku 10, vyznačující se tím, že tok směrující lopatky (34) jsou umístěny mezi protáhlým středovým tělesem a potrubním vedením pro udělování víření proudu plynu skrze přední konec potrubního vedení.

23* Dmyšna podle nároku 22, vyznačující se tím, že obsahuje:

io (a) vnitřní kanály chladicí vody uvnitř špičky, nacházející se ve styku s kanály pro přívod a vracení chladicí vody do potrubního vedení, přijímající a vracející chladicí vodu k vnitřnímu chlazení špičky potrubního vedení; a (b) kanály chladicí vody uvnitř lopatek a protáhlého středového tělesa, nacházející se ve styku s kanály pro přívod a vracení chladicí vody v předním konci potrubního vedení pro tok vody is z přívodních kanálů směrem dovnitř skrze lopatky do chladicích kanálů protáhlého středového tělesa a z těchto kanálů směrem ven skrze lopatky do vratných kanálů potrubního vedení.

24. Dmyšna podle nároku 23, vyznačující se tím, že kanály pro přívod a vracení chladicí vody pro potrubní vedení obsahují první přívodní a vratné kanály ve styku s kanály
20 vnitřního chlazení vodou v uspořádání špičky a druhé zásobovací a vratné kanály ve styku s vodními kanály v lopatkách a protáhlém středovém tělese.
25. Dmyšna podle nároku 23, vyznačující se tím, že uspořádání špičky je vytvořeno jako duté prstencové uspořádání, které vymezuje prstencový kanál, představující vnitřní kanály

25 chladicí vody v uspořádání špičky.
26. Dmyšna podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím , že soustředné trubky z uhlíkové oceli potrubního vedení vymezují řadu prstencových mezer, představujících přívodní a vratné kanály chladící vody.
27* Dmyšna podle kteréhokoliv z nároků 22 až 25, vyznačující se tím, že lopatky mají tvar spirálovitého uspořádání s více začátky.
28. Dmyšna podle nároku 26, vyznačující se tím, že lopatky jsou připojeny 35 k potrubnímu vedení na více místech po obvodu rozmístěných kolem potrubního vedení.
29. Dmyšna podle nároku 27, vyznačující se tím, že čtyři lopatky jsou umístěny ve spirálovitém uspořádání se čtyřmi začátky a jsou připojeny k potrubnímu vedení na předních koncích lopatek na čtyřech místech, rozmístěných v intervalech 90° kolem potrubního vedení.
30. Dmyšna podle nároku 28, vyznačující se tím, že přívodní a vratné kanály chladicí vody potrubního vedení obsahují odpovídající počet oddělených vodních kanálů, každý pro přivádění chladicí vody k jedné z lopatek.

45
31. Dmyšna podle nároku 29, vyznačující se tím, že oddělené vodní kanály jsou tvořeny pomocí rozdělovačů uvnitř odpovídajícího prstencového kanálu mezi trubkami potrubního vedení, rozprostírajících se spirálovitě podél potrubního vedení.
32* Dmyšna podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že

50 přední konce soustředných trubek z uhlíkové oceli jsou na svých předních koncích připojeny k uspořádání špičky,
33. Dmyšna podle nároku 31, vyznačující se tím, že zadní konce soustředných trubek z uhlíkové oceli jsou namontovány pro umožnění vzájemného podélného pohybu mezi nimi pro přizpůsobení rozdílnému tepelnému roztahování a smršťování trubek.

5
34. Zařízení pro výrobu železného kovu z železného vstupního materiálu způsobem přímého tavení, přičemž totéž zařízení obsahuje nádobu (11), která obsahuje lázeň roztaveného kovu a roztavené strusky a spojitý plynový prostor nad tavnou lázní, přičemž tato metalurgická nádoba (11) obsahuje:

(a) pec, vytvořenou ze žáruvzdorného materiálu, mající základnu (12) a boky (13), io (b) boční stěny (14), rozprostírající se směrem nahoru od boků (13) pece, přičemž boční stěny (14) obsahují vodou chlazené pláty, (c) prostředky pro přivádění železného vstupního materiálu a uhlíkového materiálu do metalurgické nádoby (11), (d) prostředky pro vytváření proudění plynu v tavné lázni pro nesení roztaveného materiálu

15 směrem nahoru nad přibližný klidový povrch tavné lázně a utváření zvýšené lázně, (e) alespoň jednu dmyšnu (26) pro zavádění plynu, podle kteréhokoliv z předchozích nároků, rozprostírající se směrem dolů do metalurgické nádoby (11), pro zavádění plynu, obsahujícího kyslík, do metalurgické nádoby (11) v úhlu 20 až 90° vzhledem k vodorovné ose při rychlosti 200 až 600 m/s a teplotě 800 až 1400 °C, přičemž dmyšna (26) je umístěna tak, že:

20 (i) dmyšna (26) zasahuje do metalurgické nádoby (11) do vzdálenosti, která je větší nebo rovna vnějšímu průměru předního konce dmyšny (26), (ii) přední konec dmyšny (26) je ve vzdálenosti alespoň trojnásobku vnějšího průměru předního konce dmyšny (26) nad klidovým povrchem tavné lázně, a (iii) prostředky pro odpich roztaveného kovu a strusky z metalurgické nádoby (11).
35. Zařízení podle nároku 34, vyznačující se tím, že prostředky pro přívod železného vstupního materiálu a uhlíkového materiálu a prostředky pro vytváření proudění plynu obsahují množinu dmyšen/výfučen pro zavádění železného vstupního materiálu a uhlíkového materiálu s nosným plynem do tavné lázně a vytváření proudění plynu.