DE2036642A1 - Water cooled blast furnace tuyere - with cooling chamber dividing insert - Google Patents
Water cooled blast furnace tuyere - with cooling chamber dividing insertInfo
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Abstract
Description
Blasform für ÖSen, insbesondere Hochöfen Die Erfindung betrifft eine Blasform zum Einblasen von Heißwind in den Reaktionsraum von Öfen, insbesondere Hochöfen, Kupolöfen od.dgl., mit einem Blaskanal und einem in dessen Wandung vorgesehenen, von Kühlmedium durchströmten Kühlraum. Blow mold for loops, in particular blast furnaces The invention relates to a Blow mold for blowing hot air into the reaction space of furnaces, in particular Blast furnaces, cupolas or the like, with a blow duct and one provided in its wall, cooling space through which the cooling medium flows.
Blasformen der vorstehend geschilderten Gattung werden z.B. bei Hochöfen zur Roheisengewinnung, an Kupolofen od.dgl. für die Durchführung des metallurgischen Prozesses verwendet. Sie werden so in den Ofenmantel und dessen Ausmauerung eingeschoben, daß ihre Spitze über die Dicke der Ausmauerung hinaus in die Reaktionszone hineinragt.Blow molds of the type described above are used, for example, in blast furnaces for pig iron, cupola or the like. for the implementation of the metallurgical Process used. They are pushed into the furnace shell and its brickwork, that its tip protrudes beyond the thickness of the brickwork into the reaction zone.
Durch den Blaskanal der Blasform strömt in Richtung des Ofeninneren Heißwind, dessen Temperatur heute bis zu 1200 bis 1400°C betragen kann. Vom Ofeninneren her wird die Mündung der Blasform mit einer Temperatur von etwa i65OOC thermisch belastet. Die für die Blasformen verwendeten Werkstoffe würden ohne ausreichende Kühlung einer solchen Belastung nicht standhalten.The blow channel of the blow mold flows in the direction of the interior of the furnace Hot wind, the temperature of which can be up to 1200 to 1400 ° C today. From the inside of the stove here the mouth of the blow mold becomes thermal with a temperature of around 160 ° C burdened. The materials used for the blow molds would not be sufficient Cooling cannot withstand such a load.
Die bisher bekannt gewordenen Kühlanordnungen der Blasformen führen insbesondere im Bereich der Mündung der Blasform, wo die höchste thermische Belastung auftritt, nicht zu eindeutigen Strömungsverhältnissen des Kühlmediums. Dadurch treten örtliche, stark ausgeprägte Wirbel in der Strömung auf, die dazu führen, daß sich an diesen Stellen unzuläßig hohe thermische Belastungen einstellen, die zur Zerstörung der Blasform führen. Der unerwünschte Strömungszustand wird bei der herkömmlichen Kühlungsart dadurch herbeigeführt, daß am Umfang des Pußendes der Blasform an einem Ort eine einzelne Bohrung angeordnet ist, durch die über ein Kühlrohr Kühlmedium in den Kühlraum eingespeist wird. Dieses Kühlrohr ist gerade oder gekrümmt ausgeführt. Durch diese Anordnung stellt sich zwangsläufig ein willkürlicher, mit stark ausgeprägten Wirbeln behafteter Strömungszustand bei der Durchströmung des Kühlraumes ein, bevor das Kühlmedium an einer am Umfang des Fußendes der Blasform, in der Regel um 1800 gegenüber der Kühlmittelzufuhr versetzten Bohrung aus der Blasform austritt.The previously known cooling arrangements of the blow molds lead especially in the area of the mouth of the blow mold, where the highest thermal load occurs, not to clear flow conditions of the cooling medium. As a result, local, strongly pronounced eddies occur in the flow, which leads to this cause inadmissibly high thermal loads to occur at these points, which lead to the destruction of the blow mold. The undesired flow condition is at the conventional type of cooling brought about that on the circumference of the butt end the blow mold is arranged in one place a single bore through which a Cooling pipe cooling medium is fed into the cooling space. This cooling pipe is straight or curved. This arrangement inevitably creates an arbitrary, State of the flow with strongly pronounced eddies when flowing through of the cooling chamber, before the cooling medium is applied to one on the circumference of the foot end of the blow mold, usually around 1800 offset from the coolant supply bore from the blow mold exit.
Es sind auch bereits Blasformen bekannt geworden, bei denen das Kühlmedium durch eng aneinander liegende Rohrschlangen zwangsgeführt wird. Diese Kühlanordnung ist aufwendig und erhöht den Durchmesser der Blasform und damit die Höhe des Wärmegefälles vom Außenmantel zum Blaskanal hin. Es sind auch weiterhin bereits Blasformen bekannt geworden, deren Mund aus Stahlguß mit eingegossenen feuerfesten Teilen besteht oder deren Ivlund mit Keramikplatten verkleidet ist.Blow molds are also already known in which the cooling medium is forcibly guided by closely spaced pipe coils. This cooling arrangement is expensive and increases the diameter of the blow mold and thus the height of the heat gradient from the outer jacket to the blow channel. Blow molds are also still known become whose mouth is made of cast steel with cast refractory parts or whose ivlund is clad with ceramic tiles.
Auch mit diesen Ausführungsformen konnten jedoch keine befriedigenden Ergebnisse erzielt werden, da durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeftizienten der Werkstoffe die Blasformen vorzeitig zerstört werden und ausfallen.However, even with these embodiments, no satisfactory ones could be found Results are achieved because of the different expansion coefficients of the materials the blow molds are destroyed prematurely and fail.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden rfiuung, die KihlunÓreanordnung in Blasformen der eingangs geschilderten Art dahingehend zu verbessern, daß die Lebensdauer der Blasformen erheblich erhöht wird. Erfindungseemäß wird diese Aufgabe durch eine Blasform gelUst,>deren Kühlraum durch die riar,aung des Blaslranals und einen diesen umscnlieenden, annähernd koaxial vrlufenden Außenmantel gebildet und durch ein zwischen den Außenmantel und der Wandung des Blaskanals koaxial angeordnetes Zwischenrohr unterteilt ist, das sich bis kurz vor das mundseitige Ende des Külilraumes erstreckt.Based on this prior art, it is the task of the present one rfiuung, the KihlunÓreanordnung in blow molds of the type described above to improve that the life of the blow molds is increased significantly. In accordance with the invention if this task is solved by a blow mold,> whose Cold room through the riar, aung of the Blaslranal and a surrounding it, approximately coaxial Vrlufenden outer jacket and formed by a between the outer jacket and the wall of the blow channel coaxially arranged intermediate pipe is divided, which is up to short extends in front of the mouth-side end of the cooling space.
Durch die er! aungsgem^ße Ausbildung der Blasform wird ein Ringkanal sowohl für die Zuströmung als auch für die Abströmung des Kühlmedillms geschaffen, der im wesentlichen eine zirkularsymmetrische Strömung gewährleistet, so daß der Blaskanal einerseits und der Außenmantel andererseits auf ihrem Umfang gleichmäßig gekühlt werden. In einer besonders vorteilhaften Ausührungsform ist das mundseitige Ende des Zwischenrohres verdickt und als Umlenkfläche für das Kühlmedium ausgebildet. In einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform ist das Zwischenrohr zweiteilig und zum Ausgleich auftretender Wärmedehnungsdifferenzen sind die beiden Teile des Zwischenrohres ineinander verschieblich geführt.Through which he! An annular channel is formed according to the blow mold created for both the inflow and the outflow of the cooling medium, which ensures a circularly symmetrical flow, so that the Blow channel on the one hand and the outer jacket on the other hand evenly on its circumference be cooled. In a particularly advantageous embodiment, this is on the mouth side Thickened end of the intermediate tube and designed as a deflection surface for the cooling medium. In a further advantageous embodiment, the intermediate tube is in two parts and the two parts of the intermediate pipe are used to compensate for any differences in thermal expansion guided in one another displaceably.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß sich der Kühlraum zum mundseitigen Ende der Blasform hin verengt. Dadurch erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums im Bereich der höchsten thermischen Belastung, wodurch der örtliche Wärmeübergangskoeffizient erheblich angehoben wird.In a particularly advantageous embodiment it is provided that the cooling space narrows towards the mouth-side end of the blow mold. This increases the flow velocity of the cooling medium is in the range of the highest thermal Load, which significantly increases the local heat transfer coefficient.
Zweckmäßigerweise ist das Zwischenrohr über zwei koaxial liegende Ringe mit dem fußende des Außenmantels verbunden, so daß Ringräume geschaffen sind, von denen der eine mit der Zuleitung des Kühlmediums und über Durchtrittsöffnungen mit dem Kühlraum und der andere Ringraum mit dem Kühlraum und der Ableitung für das Kühlmedium in Verbindung steht.The intermediate tube is expediently over two coaxially located Rings connected to the foot end of the outer jacket, so that annular spaces are created, of which one with the supply line of the cooling medium and through openings with the refrigerator and the other annulus with the refrigerator and drainage for the cooling medium is in communication.
Weitere Vorteile und merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie aus weiteren Unteransprüchen.Further advantages and features of the present invention result from the following description of a preferred Embodiment on the basis of the accompanying drawings as well as from further subclaims.
Es zeigen: Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Blasform und Figur 2 eine Ansicht auf das fußseitige Ende einer erfindungsgemäßen Blasformen.They show: FIG. 1 a longitudinal section through an inventive Blow mold and Figure 2 is a view of the foot end of an inventive Blow molding.
Gemäß der Darstellung in Figur 1 besteht eine erfindungsgemäße Blasform im wesentlichen aus einem Außenmantel 1 und einem Innenmantel 2, der die Wandung des Blaskanals darstellt.As shown in FIG. 1, there is a blow mold according to the invention essentially of an outer jacket 1 and an inner jacket 2, which the wall of the blow duct.
Zwischen dem Außenmantel 1 und der Wandung 2 des Blaskanals ist ein Kühlraum 3 gebildet, in den, annähernd koaxial mit dem Blaskanal, ein Zwischenrohr 4 eingeschoben ist. Dieses Zwischenrohr erstreckt sich bis nahe an das mundseitige Ende des Kiihlraumes 3 und bildet dadurch eine Zu- bzw. Abströmung für das den Kühlraum 3 durchströmende Kühlmedium, In der dargestellten husführungsform besteht das Zwischenrohr 4 aus zwei Teilen, einem mundseitigen Teil 5 und einem Fußteil 8o Das mundseitige Teil 5 ist durch mindestens drei an seinem Umfang befestigte Fahren 6 durch eine Schweißnaht 7 fest mit dem Außenmantel 1 verbunden. Das Fußteil 8 ist axial in das mundseitige Teil 5 eingeschoben und in diesem verschieblich gehalten. Dadurch können von Temperaturdifferenzen herrührende Längenänderungen der Einzelteile der Blasform spannungsfrei ausgeglichen werden.Between the outer jacket 1 and the wall 2 of the blow channel is a Formed cooling space 3, in the, approximately coaxial with the blow channel, an intermediate pipe 4 is inserted. This intermediate tube extends close to the mouth side End of the cooling space 3 and thereby forms an inflow and outflow for the cooling space 3 flowing through cooling medium, in the illustrated husführungform there is the intermediate pipe 4 of two parts, a mouth-side part 5 and a foot part 8o the mouth-side Part 5 is by at least three driving 6 attached to its perimeter through a Weld seam 7 firmly connected to outer jacket 1. The foot part 8 is axially in the Mouth-side part 5 inserted and held in this displaceable. This allows Changes in length of the individual parts of the blow mold caused by temperature differences be balanced without tension.
Im Bereich des Fußeiides des Fußteiles 8 des Zwischenrohres 4 sind zwei Ringe 9 und 10 angeordnet, die mit dem Außenmantel 1 und dem Fußteil 8 fest verbunden sind. Dadurch werden voneinander getrennte Ringräume 11 und 12 gebildet, von denen einer mit der Zuleitung für das Kühlmedium, der andere mit der Ableitung für das Kühlmedium in Verbindung steht. Die Strörtungsrichtung des Kü»mediuir1s ist durch Pfeile angedeutet. In dem Ring 9 sind mehrere Bohrungen 13 angeordnet, durch welche das Kühlmedium hindurch und längs des zwischen Außenmantel 1 und zwischen Rohr 4 geschaffenen Ringraumes 14 zum Blasformkopf hinströmt. Im Bereich des Blasformkopfes oder -mundes wird das strömende Kühlmedium durch das verdickte munde ein tige Teil5 des Zwischenrohres 4 geführt, am Ende des Zwischenrohres 4 umgelenkt und in entgegengesetzter Richtung über einen Ringkanal 15 in den Ringraum 12 geleitet und von dort abgeführt. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, fließt das Kühlmedium über zwei Bohrungen 16 ab und über eine Bohrung 17 zu.In the area of the foot of the foot part 8 of the intermediate tube 4 are two rings 9 and 10 arranged, which are fixed to the outer jacket 1 and the foot part 8 are connected. As a result, separate annular spaces 11 and 12 are formed, of which one with the supply line for the cooling medium, the other with the discharge line is in communication for the cooling medium. The direction of disturbance of the cooling medium is indicated by arrows. By doing Ring 9 are several holes 13 arranged through which the cooling medium passes and along the between the outer jacket 1 and between pipe 4 created annular space 14 flows towards the blow molding head. in the Area of the blow molding head or mouth, the flowing cooling medium is through the thickened mouth a term part 5 of the intermediate tube 4 out at the end of the intermediate tube 4 deflected and in the opposite direction via an annular channel 15 into the annular space 12 and discharged from there. As can be seen from Figure 2, the flows Cooling medium via two bores 16 and via a bore 17 to.
Durch eine sich zur Mundseite der Blasform hin verjüngende Gestaltung des Außenmantels 1 in Verbindung mit der Verdickung des mundseitigen Teiles 5 des Zwischenrohres 4 wird der Zuströmringraum 14 zur Mundseite hin so verengt, daß sich ein allmählicher Anstieg der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums einstellt. Dadurch erhöht sich die Wärmeübergangszahl an dieser thermisch am höchsten belasteten Stelle. Durch die Ausbildung des Kühlraumes als Ringraum und die Zuströmung des Kühlmediums über die auf dem Umfang des Ringes 9 verteilten Öffnungen 13 wird annähernd eine zirkularsymmetrische Strömung erzeugt, die für eine gleichmäßige Wärmeabfuhr sorgt.Due to a design that tapers towards the mouth side of the blow mold of the outer jacket 1 in connection with the thickening of the mouth-side part 5 of the Intermediate pipe 4, the inflow ring space 14 is narrowed towards the mouth side so that a gradual increase in the flow rate of the cooling medium sets in. This increases the heat transfer coefficient at the one with the highest thermal load Job. Due to the design of the cooling space as an annular space and the inflow of the Cooling medium through the openings 13 distributed on the circumference of the ring 9 is approximately a circularly symmetrical flow is generated, which allows for even heat dissipation cares.
Für den Außenmantel 1, die Wandung 2 und den Blasformkopf 18 wird zweckmäßigerweise Kupfer mit höchster Wärmeleitfähigkeit, also möglichst hohem Reinheitsgrad, verwendet. Weiterhin kann, wie durch die gestrichelte Linie in Figur 1 angedeutet ist, auf den aus Kupfer bestehenden Blasformkopf eine Schicht aus hochwärmebeständigen Nichteisenmetallen, z.B, Wolfram, Molybdän, Nickel od.dgl. aufgespritzt sein. Statt dessen kann auch der Blasformkopf mit einem Keramik-Metall-Verbundwerkstoff versehen sein. In einer weiteren Alternative kann der Blasformkopf vollständig aus einem der hochwärmebeständigen Nichteisenmetalle, z.B. Wolfram oder Nickel bestehen.For the outer jacket 1, the wall 2 and the blow molding head 18 is expediently copper with the highest thermal conductivity, i.e. the highest possible degree of purity, used. Furthermore, as indicated by the dashed line in FIG is, on the blow molding head made of copper, a layer of highly heat-resistant Non-ferrous metals, e.g. tungsten, molybdenum, nickel or the like. be sprayed on. Instead of of this, the blow molding head can also be provided with a ceramic-metal composite material be. In a further alternative, the blow molding head can consist entirely of one the highly heat-resistant non-ferrous metals, e.g. tungsten or nickel.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, den Außenmantel 1 und die Wandung 2 des Blaskanales aus wärmebeständigem Werkstoff mit möglichst kleiner Wärmeleitzahl, den Blasformkopf 18 dagegen aus Kupfer mit möglichst hoher Wärmeleitzahl herzustellen.Another embodiment provides for the outer jacket 1 and the wall 2 of the blow channel made of heat-resistant material with the lowest possible thermal conductivity, the blow molding head 18, however, made of copper to produce the highest possible thermal conductivity.
Vorteilhafterweise werden die durch das Kühlmedium umspülten inneren Oberflächen des Blasformkopfes 18 sowie des mundseitigen Teiles 5 des Zwischenrohres 4 so geglättet oder poliert und/oder verchromt, daß die durch die vorhergehende Bearbeitung entstandenen Rauhigkeiten nahezu beseitigt sind. Die Verchromung der Blasformkopfinnenwand ist deshalb von Vorteil, da dadurch die Benetzbarkeit der bespülten Pläche erhöht wird Die wanddicke des Blasformkopfes 18 betrugt vorteilhafterweise ztwa i bis 6 m, um dadurch das Temperaturgefälle zvzischen Außen- und Innenwand und damit die thermische eanspru chung der Außenwand möglichst klein zu halten.Advantageously, the inner ones around which the cooling medium flows Surfaces of the blow molding head 18 and of the mouth-side part 5 of the intermediate tube 4 so smoothed or polished and / or chrome-plated that the previous one Machining roughness is almost eliminated. The chrome plating of the The inner wall of the blow molding head is therefore advantageous, as this increases the wettability of the flushed surface is increased. The wall thickness of the blow molding head 18 was advantageously z about i to 6 m, in order to reduce the temperature gradient between the outer and inner wall and thus to keep the thermal stress on the outer wall as small as possible.
Zweckmäßigerweise wird die Temperatur des Kühlmediuns möglichst niedrig und sein Druck möglichst hoch gehalten. Eine Zusatzkühlung des Kühlmediums vor dem Eintritt in die Blasform ist vorteilhaft. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn dem Kühlmedium die Wärmeübergangszahl erhöhende Zusätze beigegeben werden. Zweckmäßigerweise wird für das Zwischenrohr 4 ein Werkstoff mit kleiner Wärmeleitzahl verwendet, um einen thermischen Kurzschluß zu vermeiden, Die erfindungsgemäße Blasform erlaubt eine Führung des strömenden Kühlmediums mit weitgehend gleichmäßiger Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit ohne ausgeprägte Wirbel. Durch die geführte Strömung des Kühlmediums werden höhere Strömungsgeschwindigkeiten des Kühlmediums ermöglicht und damit wesentlich höhere Wärmeübergangszahlen an der inneren Blasforinwand erreicht. Dies wird ferner begünstigt durch Herabsetzung der Rauhigkeiten sowie durch Verohromung der Oberflächen. Eine zusätzliche Steigerung des Wärmeübergangs lärJt sich durch Herabsetzen der Kühlmitteltemperatur und der Erhöhung des Druckes sowie durch Beigabe von Zusätzen zum Kühlmedium erzielen. Durch die erfindungsgemaß vorgeschlagene Ausbildung der Blasform wird die Oberflächentemieratur am Außenmantel 1 und sm Blasformkopf 18 so weit herabgesetzt, daß zerstörende Auswirkungen thermischer Korrosion oder Errosion vermieden werden.The temperature of the cooling medium is expediently as low as possible and kept its pressure as high as possible. An additional cooling of the cooling medium before the Entry into the blow mold is beneficial. It is also advantageous if the Additives that increase the heat transfer coefficient are added to the cooling medium. Appropriately a material with a low coefficient of thermal conductivity is used for the intermediate pipe 4 in order to to avoid a thermal short circuit, the blow mold according to the invention allows guidance of the flowing cooling medium with largely uniform distribution the flow velocity without pronounced eddies. By the guided current of the cooling medium, higher flow velocities of the cooling medium are made possible and thus achieved significantly higher heat transfer coefficients on the inner blow mold wall. This is further promoted by reducing the roughness and by earring of the surfaces. An additional increase in heat transfer is evident Depreciate the coolant temperature and the increase in pressure as well as by adding additives to achieve the cooling medium. Due to the proposed embodiment of the invention The surface temperature on the outer jacket 1 and the blow molding head 18 is blow molded reduced to such an extent that the damaging effects of thermal corrosion or erosion be avoided.
Eine zusätzliche Erhöhung der Lebensdauer der erfindungegemäßen Blasform wird durch Verwendung von Werkstoffen mit kleiner Emissionszahl für den Blasformof erreicht. Solche Werkstoffe sind z0B0 Nichteisenmetalle wie Wolfram, Nickel, Molybdän od.dgl..An additional increase in the service life of the blow mold according to the invention is achieved by using materials with a low emission number for the blow moldof achieved. Such materials are e.g. non-ferrous metals such as tungsten, nickel, molybdenum or the like ..
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DE2036642A1 true DE2036642A1 (en) | 1972-02-03 |
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1970
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