-
Vorrichtung zur Formung des Windstrahls in den Winddüsen eines Hochofens
Der Wind wird in den Hochofen durch eine Reihe von Düsen eingeblasen, die symmetrisch
rund um den Hochofen angeordnet sind und aus einem ringförmigen Sammler mit Druckluft
gespeist werden. Der Wind bläst auf die Beschickung und muß durch seinen dynamischen
Druck bis zu einer bestimmten Tiefe in dieselbe eindringen. Dabei ist insbesondere
der Widerstand zu überwinden, der durch den Vorhang von feinen Teilchen geleistet
wird, der die mittlere Masse von den der Wand benachbarten Schichten isoliert.
-
Wenn der dynamische Druck an der Nase der Düse unzureichend ist, beispielsweise
infolge einer Verringerung der Durchsatzmenge bei abnehmendem Druck der Druckluft,
breitet sich der Wind längs der Wände aus, und infolgedessen ist die auf die Beschickung
ausgeübte Wirkung schlecht.
-
Dies tritt insbesondere dann ein, wenn oberhalb der Düsen zur Verringerung
der Durchsatzmenge Schieber angeordnet sind, um entweder den Betrieb des ganzen
Hochofens zu regeln oder um bestimmte Düsen abzusperren, wenn der Widerstand der
Beschickung dem Wind gegenüber diesen Düsen einen besseren Durchgang bietet. Tatsächlich
verändert die Absperrung nicht den Querschnitt der Austrittsöffnungen der Düsgn,
so daß die Verringerung der Durchsatzmenge eine Verringerung der Geschwindigkeit
ergibt und infolgedessen eine Verringerung des dynamischen Druckes und der Kraft
des Eindringens in die Beschickung.
-
Zur Vermeidung dieser Betriebszwischenfälle hat man in die Austrittsöffnungen
der Düsen Ringe aus feuerfestem Material eingeschoben, die den Querschnitt der Öffnungen
verringern. Diese Maßnahme stellt aber nur ein mehr oder minder gefährliches Hilfsmittel
dar und kann nicht als eine wirklich befriedigende Lösung angesehen werden.
-
Es ist auch eine Vorrichtung zum Einblasen von Gas in die Blasform
von Hochöfen bekannt, bei der jedoch die Richtung des eingeblasenen Gases zur Richtung
der eingeblasenen Luft praktisch parallel ist, statt daß diese Richtung unter einem
Winkel zueinander stehen.
-
Die Erfindung bezweckt, die obengenannten Nachteile mittels einer
Vorrichtung zu vermeiden, welche in wirksamer und regelbarer Weise eine Verringerung
des Querschnittes der Düse ermöglicht, dabei aber den dynamischen Druck in derselben
aufrechterhält, ohne daß eine Verringerung der Durchsatzmenge erfolgt und ohne die
Vorrichtung einer starken Strahlung oder der Korrosion auszusetzen.
-
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen
oder mehrere Schlitze, die mit einer Druckluftleitung in. Verbindung stehen und
in der Düse derart angeordnet sind, daß sie auf den hindurchgehenden Windstrahl
quer zu seiner Bewegungsrichtung Strahlen von Druckluft schleudern, die auf den
Windstrahl eine zusammenziehende Wirkung ausüben, und durch Regelvorrichtungen in
der Druckluftleitung.
-
Die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß
der Erfindung weisen ferner noch folgende Merkmale auf: Die Schlitze sind in der
Wand der Düse in der Nähe der Nase angeordnet. Der zwischen den Schlitzen und der
Nase liegende Teil der Düse ist zylindrisch oder etwas divergierend ausgebildet,
um eine unnütze Arbeit der Druckluftstrahlen zu vermeiden. Die Schlitze befinden
sich an der Innenseite eines Hohlringes, der in der Winddüse mit seiner Druckluftzuführung
verschiebbar angeordnet ist. Außerdem können die Schlitze in der Wand der Zuführungsleitung
am Ende derselben in der Nähe der Düse angeordnet werden.
-
In der Zeichnung sind mehrere beispielsweise Ausführungsformen der
Vorrichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.
Fig. 1
zeigt im Axialschnitt eine Winddüse eines Hochofens, die mit einer Vorrichtung gemäß
der Erfindung versehen ist; Fig. 2 zeigt einen Hochofen. im teilweisen Schnitt,
der durch die Achse der Vorrichtung gemäß Fig. 1 hindurchgeht, um die Anordnung
derselben im Hochofen zu veranschaulichen; Fig. 3 zeige im Axialschnitt eine abgeänderte
Ausführungsform der Vorrichtung; Fig.4 ist in größerem Maßstab ein Querschnitt nach
der Linie IV-IV der Fig. 2; Fig. 5 zeigt im Axialschnitt eine andere abgeänderte
Ausführungsform.
-
Wie in der Zeichnung dargestellt ist, werden die Druckluftstrahlen
entweder unabhängig vom hindurchgehenden Windstrahl aus einer Druckleitung gespeist
oder aus einer von der Hauptleitung abgezweigten Leitung. In beiden Fällen stellt
die Druckluftmenge der Druckluftstrahlen einen verhältnismäßig geringen Bruchteil
der Durchsatzmenge des Windstrahls dar. Die Zusammensetzung der Bewegungsgrößen
der beiden Strahlen, der Hilfsdruckluft und des Windstrahls, bewirkt eine Verringerung
des Querschnitts, bei den dargestellten Ausführungsformen beispielsweise an der
Nase der Düse. Diese Querschnittsverringerung ist wesentlich höher im Verhältnis
der Durchsatzmenge der Hilfsdruckkraft zu der in Betracht kommenden Durchsatzmenge
des Windstrahls.
-
Wird das Verhältnis der Durchsatzmenge der Druckluftstrahlen zu der
Durchsatzmenge des Windstrahles mit y und die Verringerung des Querschnitts mit
x bezeichnet, so läßt sich zwischen x und y folgende Beziehung ableiten:
Für eine kleine Verringerung des Querschnitts von 10% ergibt sich beispielsweise
x = 0,1 und daraus kann abgeleitet werden:
Eine Verringerung des Querschnitts von 10% wird erzielt durch eine Anzapfung der
Leitung des Windstrahls oder durch Erhöhung der Durchsatzmenge der Hilfsdruckluft
von ungefähr 5 auf 1000. Selbst wenn daher als Hilfsdruckluft kalte Druckluft verwendet
wird, ist der thermische Einfluß auf den Hochofen zu vernachlässigen.
-
Fig. 1 veranschaulicht eine besonders einfache Ausführungsform der
Winddüse gemäß der Erfindung. In dem Mantel 1 der Düse ist mindestens eine
Leitung 2
angeordnet, die mit einem Schieber 3 versehen ist. Diese Leitung
ist mit einer Druckluftquelle verbunden und speist eine ringförmige Erweiterung
4, die an der Nase der Düse mit einem oder mehreren Umfangsschlitzen 5 mündet.
Die durch diese Schlitze hindurchgehenden Druckluftstrahlen weisen relativ zum Windstrahl
eine wesentliche Komponente in der Querrichtung auf.
-
Gemäß Fig. 1 weist der zwischen dem Schlitz oder den Schlitzen 5 und
der Mündung der Düse liegende Teil 6 eine zylindrische oder leicht divergierende
Ausbildung auf, statt wie üblich konisch zu sein. Tatsächlich ist es wünschenswert,
daß die von den Druckluftstrahlen geleistete Arbeit der Zusammenziehung des Windstrahls
ausgehend vom kleinstmöglichen Durchmesser geleistet wird, weil die zu verdrängende
Menge infolge des Zusatzes der Hilfsdruckluft größer wird. Wird der Schlitz in einer
bestimmten Entfernung von der Mündung angeordnet, dann. geschieht dies, um ihn vor
der Strahlung und den festen Teilchen zu schützen sowie um einen richtigen Kühlungskreislauf
sowohl der Nase der Düse als auch der Kanten des Schlitzes herzustellen, wie insbesondere
aus Fig.2 ersichtlich ist.
-
Fig. 2 veranschaulicht die Anordnung der Vorrichtung gemäß Fig. 1
in einem Hochofen. Die Leitung 2
ist unter Zwischenschaltung des Schiebers
3 mit einem Sammler 7 verbunden, der beispielsweise der Windsammler des Hochofens
sein kann. Der Leitung 2 entsprechende Leitungen, wie z. B. die Leitung 8, sind
in der Zeichnung teilweise sichtbar und tragen zur Speisung der Druckluftstrahlen
durch die ringförmige Erweiterung 4 und den Schlitz 5 bei. In Fig. 2 ist ferner
auch ein Wassersammler 9 dargestellt, der ein Rohr oder mehrere Rohre 10, 11 speist,
welche am Ende des Wassermantels 1 münden.
-
Bei der in Fig. 3 dargestellten abgeänderten Ausführungsform speist
die Hilfsdruckluft einen hohlen ausziehbaren Arm 12, der durch mindestens zwei hohle
Arme 13 mit einem Hohlring 14 verbunden ist, der an der Innenseite einen Schlitz
5 aufweist. Diese Vorrichtung ist mit vollen Linien in der der Nase der Düse am
nächsten liegenden Stellung und mit unterbrochenen Linien in der von der Nase am
weitesten entfernten Stellung dargestellt. Die Vorrichtung weist den Vorteil auf,
daß sie eine doppelte Querschnittsverringerung bewirkt, einerseits durch das vom
Hohlring 14 eingenommene Volumen und andererseits durch die bei Speisung des Hohlringes
von den Druckluftstrahlen bewirkte Zusammenziehung des Windstrahls. Außerdem kann
die Zusammenziehung in einer beliebigen Ebene bewirkt werden, die zwischen den Grenzstellungen
des Schlitzes 5 des Hohlringes liegt.
-
In. Fig. 4 ist im Querschnitt eine besondere Ausführungsform des Hohlringes
dargestellt. Um die Wasserzuführungsrohre 22 vorbeiführen zu können, wurde dem Hohhing
an den Stellen, an denen die Rohre 22 vorbeigehen, eine bei 23 nach innen gekrümmte
Form gegeben. Die Rohre 22 müssen am Ende des Wassermantels münden, um die beiden
Kanten des Schlitzes oder der Schlitze soviel als möglich zu kühlen. In der Zeichnung
sind auch der Wassermantel 24, die Schlitze 5 und die Luftzuführungsrohre 25 dargestellt.
-
In Fig. 5 ist eine andere Ausführungsform der Vorrichtung veranschaulicht,
die einfacher, aber weniger wirksam ist, weil der Schlitz 5 von der Düse weiter
entfernt liegt. In diesem Falle ist der Schlitz 5 am Ende des Rohres angeordnet,
dessen doppelte Wandung die Zuführungsleitung 21 bildet.