DE2304875C2 - Vorrichtung zum Einblasen von Heisswind in einen Schachtofen, insbesondere Hochofen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einblasen von Heißwind in einen Schachtofen, insbesondere Hochofen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bekanntlich wird bei Schachtofen, insbesondere Hochöfen, eine Heißwindringleitung um den Ofen gelegt, und der Heißwind wird dem Ofen über eine gewisse Anzahl am Ofenumfang angeordneter Düsenstöcke zugeführt.

Die herkömmlichen Düsen- oder Windstöcke bestehen im allgemeinen aus mehreren, mit einem feuerfesten Futter versehenen rohrförmigen Stücken und sind über einen Flansch an einem Anschlußstutzen der Heißwindringleitung angeschlossen.

Zur Aufnahme oder Kompensation von Einbautoleranzen, Ungenauigkeiten bei der Montage und im Betrieb auftretender Wärmedehnungen, sind alle oder nur bestimmte Rohrstücke des Düsenstockes mittels Dehnungsbälgen, Kugelgelenk-Kompensatoren oder ähnlichen Vorrichtungen miteinander verbunden. Durch die DE-OS 20 18 875 wurde eine Düsenstockvorrichtung bekannt, bei welcher die Gelenke zwischen den einzelnen Rohrstücken des Düsenstocks durch Kardangelenk-Kompensatoren gebildet werden. Diese zuletzt erwähnte Düsenstock-Konstruktion hat den Vorteil, daß die infolge der hohen Heißwindtemperaturen entstehenden unterschiedlichen Verformungen der einzelnen Rohrstücke des Windstockes mit Hilfe von Kardangelenken und Wellenbälgen, welche nur sehr wenige Wellen aufweisen, ohne Zuhilfenahme von Kugelgelenken ausgeglichen werden. Die Blasdüse des Windstockes wird jedoch auch bei dieser Düsenstock-Konstruktion in üblicher Weise mittels Spannern fest an eine in der Hochofenwand angebrachte Windform gepreßt, wobei die Berührung zwischen der Blasdüse und der Windform als Kugeldichtfläche ausgelegt ist, um Relativverschiebungen zwischen beiden aufzunehmen.

Obwohl die bekannten Vorrichtungen die auftretenden Dehnungen zufriedenstellend kompensieren, kommt es des öfteren vor, daß die Blasdüse des Düsenstockes während dem Betrieb aus ihrer zentrischen Lage mit der Hochofenwindform verschoben wird. Trotzdem die Kugeldichtfläche eine geringe Abweichung der zentrischen Lage gestattet, besteht die Gefahr, daß sich ein Spalt an der Sitzfläche zwischen der Windform und der Düsenspitze bildet. Hierdurch ergeben sich an der Sitzfläche Wärmestauungen und Heißwindbeaufschlagungen, die je nach Druck und Temperatur des Heißwinds sehr schnell die Kugeldichtfläche des Düsenstockes anfressen, bzw. ausbrennen und zerstören. Trotz der ständigen Wasserkühlung der Windform kann diese ebenfalls zerstört werden.

Das Auswechseln der Windform und der Düse ist eine zeitraubende Arbeit und erfordert einen Stillstand des Hochofens.

Das Einsetzen des Düsenstocks an eine neue Windform bzw. der Einbau einer neuen Blasdüse muß genau zentrisch vorgenommen werden da sonst die Kugeldichtfläche nicht einwandfrei abdichtet und eine sofortige Beschädigung der Kugeldichtfläche zur Folge hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Düsenstock-Halterung zu entwerfen, welche eine Abweichung der Blasdüse aus ihrer zentrischen Lage mit der Windform verhindert, und die es gestattet, beide gleichzeitig miteinander auszuwechseln.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalendes Anspruchs 1 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zum Einblasen von Heißwind gemäß der Erfindung;

Fig.2 eine Frontansicht des unteren Teils der Einblasvorrichtung nach F i g. 1.

Die Vorrichtung zum Einblasen von Heißwind nach Fig. 1 ist ein mit einer Heißwindringleitung S verbundener Hochofendüsenstock 4, welcher aus einem im wesentlichen geraden Teil 24, der sich aus drei zylindrischen Rohrstücken 25, 26 und 27, die über zwei Kardankompensatorverbindungen 20 bzw. 21 miteinander verbunden sind, zusammensetzt, einem Krümmer 2 mit Düsenspitze 3 und einer Windform 1, besteht. Der Krümmer 2 ist mittels einer Flanschverbindung 40 mit dem unteren Rohrstück 27 des geraden Teils 24 verbunden, wobei die Flanschverbindung 40 zum leichteren Ausbau des Krümmers 2 im wesentlichen horizontal angeordnet ist. Am Krümmer 2 ist ein

Schaulochverschluß 13 vorgesehen, durch welchen der Einblasvorgang im Ofen beobachtet werden kann. Wie in der F i g. 1 gezeigt bildet die Blasdüse 3 ein Ganzes mit dem Krümmer 2, wodurch die übliche Flanschverbindung zwischen diesen beiden Teilen entfällt und das Gewicht der gesamten Konstruktion etwas reduziert wird. Diese Flanschverbindung, die in den herkömmlichen Vorrichtungen insbesondere dadurch bedingt war, daß bei Beschädigung der Blasdüse lediglich diese ausgewechselt werden mußte, wobei der wesentlich teurere Krümmer weiter verwendet werden konnte, kann hier ohne weiteres entfallen, da in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Beschädigung der Nase der Blasdüse nicht mehr yu befürchten ist. Wie nachstehend noch näher erläutert, würde eine Flanschverbindung zwischen beiden Teilen sich auch hindernd auf die noch zu beschreibende Führungsvorrichtung auswirken.

Sämtliche Düsenstock-Rohrteile 25, 26 und 27 sowie der Düsenkrümmer 2 samt der Blasdüse 3 sind aus geschweißtem Stahlblech gefertigt unJ innen mit feuerfestem Steinfutter ausgekleidet.

Die Windform 1, die aus Kupfer besteht, ist gemäß der vorliegenden Erfindung fest mit der Blasdüse 3 verbunden. Da es im Betrieb des öfteren vorkommt, daß trotz Wasserkühlung, die den hohen Innentemperaturen des Hochofens ausgesetzte Windform 1 ausgewechselt werden muß, ist es vorteilhaft, die Verbindung zwischen der Blasdüse 3 und Windform 1 mittels einer lösbaren Flansch- und Schraubverbindung 22 vorzunehmen.

Die feste Verbindung zwischen der Blasdüse 3 und der Windform 1 hat den Vorteil, daß das bisher übliche Kugelgelenk zwischen den beiden Teilen entfällt und eine durchgehende Verbindungsleitung für den Heißwind entsteht. Desweiteren gestattet diese Ausführung die Innenauskleidung, zumindest teilweise, der Windform 1 mit feuerfestem Steinfutter 23, wodurch die Windform 1 gegen die Heißwindbeaufschlagung geschützt wird. Selbstverständlich ist die Windform 1 wie bisher üblich mit einer Wasserkühlung versehen, wofür Anschlußrohre 8 bzw. 8' (F i g. 2) an ein bestehendes Wasserleitungsnetz vorgesehen sind. Desgleichen isl ein Formkühler 18 in der Ausmauerung 7 der Ofenwand 6 vorgesehen, gegen dessen konische Innenfläche 19 die Windform 1 angedrückt wird.

Da erfindungsgemäß die Windform 1 mit der Blasdüse 3 des Düsenstocks verbunden ist und die Einblasung des Heißwinds in den Hochofen stets in gleicher, möglichst horizontaler Richtung geschehen soll, ist es erforderlich, die Blasdüse 3 mit einer Führungsvorrichtung auszustatten, die deren Stellung so gegenüber der Hochofenwand 6 stets gleich hält. Diese gleichbleibende Lage der Blasdüse 3 und Windform 1 ist auch daher unbedingt nötig, um zu verhindern, daß die in der Ofenwandausmauerung 7 festsitzende Windform 1 durch Winkelbewegungen während dem Betrieb die Ausmauerung 7 der Ofenwand 6 beschädigt.

Zwecks Haltung der Blasdüse 3 und Windform 1 in einer vorgegebenen, vorzugsweise horizontalen Lage, dienen zwei Leitbolzen 9, 9', die in einem Rahmen 10 an der Hochofenwand 6 unterhalb der Blasdüse 3 angeordnet sind. Die Blasdüse 3 ist an ihrer unteren Seite mit rinnenförmigen Gleitflächen 11, 1Γ versehen. Diese Gleitflächen 11, W (Fig. 2) sind aus dickwandigem Stahlblech ausgeführt und mittels Verstrebungen an die Blechwand der Blasdüse angeschweißt. Die beiden Gleitflächen 11, 11' verlaufen, wie aus Fig. 1 ersichtlich, parallel zur Längsachse der Blasdüse 3 und erstrecken sich bis zum Anschlußflansch 22 an der Nase der Blasdüse 3. Die Leitbolzen 9, S', deren Köpfe etwas abgerundet sind bzw. deren Köpfe Rollkugeln aufweisen, drücken gegen die Gleitflächen 11,1Γ, zu denen sie im senkrechten Winkel stehen und verhindern jegliche Verschiebung der Blasdüse 3 nach unten. Um seitliche Verschiebungen zu unterbinden, sind die beiden Leitbolzen 9, 9', wie dies am besten aus der Fig 2 ersichtlich ist. gegenüber der Vertikalen etwas winkelverstellt. Bei Horizontalbewegungen der Blasdüse 3 gleiten die rinnenförmigen Gleitflächen 11, 11' auf den Leitbolzen 9,9'. Diese Bewegung ist, wie oben erwähnt, nicht behindert durch den bisher üblichen Verbindungs flansch zwischen dem Krümmer und der Blasdüse, da dieser Flansch in der erfindungsgemäßen Konstruktion entfällt.

Wie nachstehend noch beschrieben wird, wird die Blasdüse 3 durch die im Düsenstock 4 auftretenden Wärmedehnungskräfte stets in Richtung der Ofenwand gedrückt. Um einen minimalen Anpreßdruck zu gewährleisten, ist eine Spannvorrichtung 12 vorgesehen, weiche m'itteh eines Zapfens oder Hebels 13 gegen einen am unteren Teil der Blasdüse angeordneten Anschlag 14 drückt. Der Hebel 13 wird durch einen im Rahmen 10 ungefähr mittig angeordneten Halter 15 gehalten, und der Anpreßdruck wird durch eine Feder 16, die gegen den unteren Teil des Hebeis 13 drückt, erreicht. Mittels einer Stellschraube 17 läßt sich der Anpreßdruck in gewissen Grenzen variieren. Die Feder 16 sitzt in einem Gehäuse, welches über den Rahmen 10 an der Ofenwand 5 festgemacht ist. Die Auskippung des Hebels 13 aus seinem Halter 15 wird beim Ausbau durch ein am Anschlagende des Hebels 13 angeschweißtes Winkelstück 38 erleichtert.

Die Führungs- und Anpreßvorrichtung bewirkt, wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, daß der Krümmer 2, die Blasdüse 3 und die Windform 1, die eine Einheit bilden, mit bezug auf die Hochofenwand stets in der gleichen möglichst horizontalen Stellung gehalten werden. Ein Verkanten der Blasdüse 3 und Windform 1 aus ihrer zentrischen Lage ist daher ausgeschlossen.

Um die während dem Einbau stets vorhandenen maßlichen Abweichungen und die während dem Betrieb auftretenden Wärmedehnungen aufzufangen bzw. zu kompensieren, ist der Düsenstock 4 mit zwei Kardangelenk-Kompensatoren 20, 21 versehen, wie dies in der DE-OS 20 18 875 beschrieben ist. Jeder der beiden Kardangelenk-Kompensatoren weist einen Wellenkompensator 28 bzw. 29 auf, der mit einem Kardanring 30 bzw. 31 überspannt ist. Die Kardanringe 30 bzw. 31 sindüber Gelenkarme 32,32' und 33,33' bzw. 34,34' und 35, 35' mit den entsprechenden Rohrstücken des Düsenstockes 4 verbunden. Der Anschluß der Gelenkarme an die Kardanringe wird jeweils mit Schraubbolzen vorgenommen. Da aus konstruktiven Gründen und aus wärmetechnischen Überlegungen die Winkelbewegungen der Kardangelenke in bestimmten Grenzen gehalten werden müssen (beispielsweise durch Anschläge 36 bzw. 37) und da in der erfindungsgemäßen Düsenstockkonstruktion die Kugelgelenkverbindungen zwischen der Blasdüse und der Windform entfallen und der untere Teil stets in derselben Stellung gehalten wird, wird es erforderlich, gegebenenfalls auftretende Relativbewegungen des oberen Teils des Düsenstocks mit bezug auf den unteren Teil in den Kaidangelenken auizufangen. Hierzu sind erfindungsgemäß die beiden Kardingelenk-Kompensatoren jeweils an zwei sich gegenüberstehenden Gelenkarmen, beispielsweise 33, 33' bzw. 35, 35', mit Langlöchern 41, 41' bzw. 42, 42'

versehen. Hierdurch wird erreicht, daß die Gelenkartne sich gegenüber den Kardanringen in Längsrichtung etwas verschieben können. Ein Teil der Relativbewegungen zwischen den einzelnen Teilen der erfindungsgemäßen Düsenstockkonstruktion, die entweder durch _r> Wärmedehnungen des Düsenstocks, der Ringleitung oder der Ofenwand hervorgerufen werden, wird demgemäß durch die auf diese Weise mögliche Relativverschiebung der Kardangelenkarme gegenüber den Kardanringen aufgenommen, während der restliche _|() Teil dieser Relativbewegangen durch die beiden Kardangelenk-Kompensatoren kompensiert werden, wie dies in der DE-OS 20 18 875 beschrieben ist. Die an zwei diametral entgegengesetzten Gelenkarmen der Kardangelenk-Kompensatoren angeordneten Langlö- ,. eher können ohne wesentlichen Unterschied in ihrer Wirkungsweise entweder von dem einen Kompensator zum nächsten um 90° versetzt oder aber in derselben Ebene angeordnet sein. Die restlichen Gelenkarme der beiden Kardangelenk-Kompensatoren sind in üblicher ,₍₎ Weise mit uYehbolzen an den jeweiligen Kardanringen angeschlossen und haben keine Langlöcher an der Anschlußstelle, d. h. falls beispielsweise die Arme 33,33' des Kardangelenk-Kompensators 20 mit Langlöchern versehen sind, so können die Arme 35, 35' oder 34, 34' ₂-des !Compensators 21 Langlöcher aufweisen. Sämtliche Gelenkarme 33, 3*' bzw. 34, 34', 35, 35', 41, 41' des Kardangelenk-Kompensators 20 bzw. 21 mit Langlöchern zu versehen, ist aus Stabilitätsgründen nicht vorgesehen, jedoch könnte es je nach den Belastungen und Ausdehnungen durchaus möglich sein, daß nur zwei diametral entgegengesetzte Arme einer einzelnen Kardanverbindung Langlöcher aufweisen, während die restlichen Arme dieser und der zweiten Kardanverbindung mit Drehbolzen versehen sind.

In der Fig. 1 wurden die am Schnittpunkt A der Düsenstocklängsachsen ßund Cauftretenden Kraftverhältnisse angedeutet. Die am Punkt A durch Dehnungsspannungen und Heißwindbeaufschlagung auftretende Kraft F wird wegen der Halterung des Krümmers 2 durch die Bolzen 9, 9' in eine horizontal wirkende Komponente C und eine Vertikalkomponente H unterteilt. Die Horizontalkomponente G drückt die Blasdüse 3 samt Windform 1 gegen die konische Dichtfläche 19 des Formkühlers 18 und bewirkt auf diese Weise eine wirksame Abdichtung gegenüber dem Ofeninnern. Die Vertikaikomponente drückt gegen die feststehenden Führungsbolzen 9,9' und verhindert jede Bewegung des Krümmers nach oben. Zum größten Teil werden hierdurch hervorgerufene Ausdehnungen in den Langlöchern der Gelenkarme aufgefangen. Bei Überschreitung der Ausdehnungs- bzw. Aufnahmefähigkeit der Langlöcher wird das Übermaß der Ausdehnungen in Winkelverstellungen des Mittelstücks 26 umgewandelt, die durch die beiden Kardangelenk-Kompensatoren ermöglicht werden. Die Dichtigkeit der Kardangelenke wird in beiden Fällen durch die komprimierbaren Wellen 28 bzw. 29 gewährleistet.

Durch die erfindungsgemäße Verschraubung der Windform an die Blasdüse wird eine bekannte, schwache Dichtstelle, namentlich die Kugeldichtflächc zwischen Düsenstock und Windform vermieden. Da diese Kugeldichtfläche sehr anfällig war gegen Beschädigungen sowohl auf der Seite der Windform als auch der Blasdüse und des öfteren im Betrieb Dichtlecke auftraten, mußten die Windform und die Blasdüse des öfteren ausgewechselt werden, was einen Stillstand des Hochofens zur Folge hatte.

Da in der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Windform innen teilweise oder ganz mit isolierendem Steinfutter überzogen werden kann, wird die direkte Wärmezufuhr durch den Heißwind zur Windform reduziert, d. h. die Windform ist weniger einer Beschädigung durch Wärmeüberlastung ausgesetzt als bisher. Da weiterhin die Beschädigungsgefahr der Nase der Blasdüse beseitigt wurde, kann der Flansch, welcher in den bisherigen Konstruktionen den Düsenkrümmer mit der Blasdüse verbindet, entfallen. Die Gesamtkonstruktion des Düsenkrümmers und der Blasdüse wird wesentlich vereinfacht und das Gewicht reduziert. Die Dichtigkeit der Fläche zwischen der Windform und dem Formkühler wird durch die Federvorspannung der Führungsvorrichtung und durch die horizontale Kraftkomponente der im Düsenstock auftretenden Dehnungskräfte stets gewährleistet.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Düsenstockkonstruktion kommen besonders zur Geltung beim Auswechseln einer beschädigten Windform. Bisher mußte stets zuerst der Krümmer und die Blasdüse des Düsenstocks ausgebaut werden, um überhaupt an die Windform heran zu gelangen. Das Herausziehen der beschädigten Windform wurde dann anschließend mittels speziellen Ausziehvorrichtungen vorgenommen und der Wiedereinbau einer neuen Windform geschah anschließend auf ähnliche Art. Erst danach konnte der Unterteil des Düsenstockes wieder eingebaut und ajustiert werden.

Bei der erfindungsgemäßen Düsenstockkonstruktion geschieht der Ausbau sowie der Wiedereinbau des Unterteils des Düsenstocks samt der Windform in einem und demselben Arbeitsgang. Neben einer wesentlichen Verringerung der benötigten Zeit zum Auswechseln der Windform werden die Investitionskosten durch das Vermeiden von spezialen Vorrichtungen zum Aus- bzw. Einbau der Windform weitgehend gesenkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche: 20

1. Vorrichtung zum Einblasen von Heißwind in einen Schachtofen, insbesondere Hochofen, bestehend aus mehreren mit feuerfestem Futter verkleideten Rohrstücken, wobei mindestens ein Rohrstück über Kardangelenk-Kompensatoren mit den anderen verbunden ist, der Unterteil der Einblasvorrichtung eine Blasdüse aufweist und eine Anpreßeinrichtung zum Andrücken der Blasdüse zur Ofenwand hin vorgesehen ist dadurch gekennzeichnet, daß die Blasdüse (3) mit einer in der Ofenwand sitzenden Windform (1) festverbunden ist. daß eine Führungsvorrichtung (9, 9'; 11, 11') vorgesehen ist, welche die Blasdüse (3) samt der Windform (1) stets in einer vorgegebenen Stellung hält und daß die Kardangelenke (20, 21) mit Vorrichtungen zur Aufnahme sines Teils der Relativbewegung des Oberteils der Einblasvorrichtung gegenüber dessen Unterteil versehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen zur Aufnahme eines Teils der Relativbewegungen zwischen Ober- und Unterteil der Einblasvorrichtung durch an den Gelenkarmen (33, 33' bzw. 35, 35') der Kardanüberspannungen angeordnete Langlöcher (41, 4Γ bzw. 42, 42') gebildet werden, wobei bei jeder Kardanüberspannung jeweils nur zwei gegenüberliegende Gelenkarme Langlöcher aufweisen und bei zwei aufeinanderfolgenden Kardanüberspannungen die mit Langlöchern versehenen Gelenkarme diametral versetzt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsvorrichtung durch zwei in der Ofenwand angeordnete Leitbolzen (9,9'), auf denen an der Unterseite der Blasdüse (3) angebrachte Gleitflächen (11, W) sitzen, gebildet wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Windforminnenwand teilweise oder ganz mit feuerfestem Futter ausgekleidet ist.