DE2339997A1 - Windform - Google Patents

Description

P -stent"?.'.valf

Dip- -Ir ν

D - ^liC23 Munch' , ·.,·:·,,■;■ Witn.-rsir... Mctui.?;;;;^.'SV'-w

1/MÜ-P/7442 8023 Pullach, den 6. August 1973

BRITISH STEEL CORPORATION, eine Gesellschaft nach den Bestimmungen des Iron & Steel Act I967, 33 Grosvenor Place, London S.V/. 1 England

Windform

Die Erfindung betrifft Windformen, d.h. Düsen, durch welche Luft oder andere Gasen in einen Ofen, beispielsweise einen Hochofen oder Cupolofen eingelblasen werden. '

Windformen sind normalerweise wassergekühlt und unter diesem Gesichtspunkt sind die Wärmeübertragungseigenschaften von überragender Bedeutung für eine wirksame Arbeitsweise und zwar insbesondere im Bereich des Vorderendes oder der Nase der Windform, die im Betrieb sehr hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Eine hohe Wassergeschwindigkeit ist innerhalb der Windform erforderlich,um das Einsetzen eines nuklearen oder schichtförmigen Kochens im Bereich der Wandungen mit einer daran anschließenden Schlackenablagerung und shließlichem Versagen zu verhindern und es ist eine gleichmässige Strömungsform oder Muster erforderlich, um örtliche Heißpunkte zu vermeiden.

Bisher wurden die verschiedensten Bauweisen unter Berücksichti gung dieser Eigenschaften verwendet, jedoch traten Schwierigkeiten dahingehend auf, daß eine zufriedenstellende Bauweise gleichzeitig einfach herzustellen und. im Betrieb zuverlässig sein sollte. Ferner sind zusammengesetzte Windformen bekannt^ die aus einer

409810/0844

getrennten Nase und einem getrennten Körperabschnitt bestehen,welche durch Schrnelztechniken miteinander verbunden sind, jedoch hat es sich bei derartigen V.'indforir.en herausgestellt, daß diese häufig im Betrieb in der Verschmelzungszone brechen oder versagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einige oder sämtliche der oben erwähnten Nachteile zu vermeiden oder zur-.indest zu r.ildern.

Nach einem Gesichtspunkt der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Windform, die aus einem ringförmigen Körper hohlen Querschnitts zur Aufnahme eines flüssigen Kühlmittels und einem Einlaßrohr besteht, das sich vom Hinterende des Körpers in die Höhlung erstreckt und im Bereich der Nase in einer seitlichen Öffnung endet, wobei der Körper einen Auslaß auf der Hinterseite aufweist dadurch gelöst, daß eine Ablenkrippe im Dereich des Vorderendes vorgesehen ist, die sich um das Innere des hohlen Körpers herum erstreckt und durch welche das Einlaßrohr hindurchreicht, wobei die Anordnung und Form des Endes des Einlaßrohres und der Ablenkrippe zusammen die Ausbildung eines gleichmässigen Stromlinienbildes in eine Richtung um das Vorderende herum unterstützen.

Vorzugsweise erstreckt sich die Ablenkrippe von der Außenwandung des Körpers über eine Strecke, die größer als die halbe Breite des Hohlraumes ist, und es kann ein Spalt bei einer ansonsten durchgehenden, symmetrischen Form dieser Ablenkrippe vorgesehen sein, um das Einlaßrohr aufzunehmen. V/eitere Ablenkrippen dieser Art können über die Länge des Körpers vorgesehen sein.

Der ganze Körper der Windform kann einstückig ausgebildet sein, und in der üblichen Weise beispielsweise ans Kupfer gegossen sein, wobei alternativ dazu die Windform als Schmiedestück hergestellt sein kann und die Ablenkrippe an ihren Ort.angeschweißt ist.

409810/0844 BAD ORK3INAV

Bei einer erfindungsgemäßen Windform können sehr viel höhere Strömungsgeschwindigkeiten des Kühlmittels (Wasser) im kritischen Bereich des Vorderendes aufrechterhalten werden, als dies bei anderen vergleichlichen Bauweisen bisher der Fall war. Die "halbe" Ablenkrippe oder Blende reicht hierbei vollständig aus, um die erforderliche Strömungsgeschwindigkeit um den ßesamtumfang aufrechtzuerhalten, da das aus dem Einlaßrohr austretende Kühlmittel eine ausgesprochen Massenträgheit aufweist. Zusätzlich hierzu wird im Hauptkörper der Viindform eine gute Zirkulation unterstützt, wobei das Wasser einem spiralförmigen Strömungsweg folst. Dadurch, daß die Ablenkrippe vorgesehen ist, wird ferner noch die Leistunr verbessert, indem die Wärmeübertragung herbeigeführt wird, da die Ablenkrippe auf beiden Seiten gekühlt wird und diese Eigenschaft ist noch stärker ausgebildet, wenn mehrere derartige Ablenkrippen verv/endet werden. Der Druckabfall kann höher sein, als er bei bekannten Windformen .anderer Bauarten auftritt, was vom Durchmesser des Einlaßrohres abhängt, jedoch bei der größten Anzahl von Fällen wird dies durch den sehr viel grösseren Druckabfall überdeckt, der durch die hineinführenden und herausführenden Rohrleitungen erzeugt wird. Dadurch kann diese Windform in den meisten Fällen leicht anstelle der üblichen vorhandenen Windformen bei Hochöfen oder Cupolöfen oder dergleichen eingebaut werden.

Durch die Erfindung wird somit eine Windform erheblich verbeserten Wirkungsgrades geschaffen, die vergleichsweise billig herzustellen ist, da die üblichen Gußtechniken verwendet werden können, wobei keine Probleme beim Entfernen des Kerns des Putzens u.s.w. auftreten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von zwei in den Zeichnungen beispielhaft veranschaulichten Ausführungsformeninäher erläutert. ■ .

Es zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Ausführungsforn der

" 409810/0844

7339997

erfindungsgemäßen Windform;

Fig. 2 einen Schnitt ISngs der Linie A - A in Figur 1; Fig. 3 eine Einzelheit des Endes des Einlaßrohres;

Fig. 4 einen Axialschnitt durch eine andere Ausführungsfornr einer erfindungsgemäßen Windform mit einem geneigten Vorderende;und

Fig. 5 eine Einzelheit des Endes des Einlaßrohres der in Figur 4 veranschaulichten Ausführungsform.

Die in den Figuren 1 und 2 der Zeichnungen veranschaulichte Ausführungsform der Windform besteht aus einem gegossenen Kupferkörper 1 mit hohlem ringförmigen Querschnitt, der eine mittige Bohrung 2 aufweist, durch welche ein Gas, beispielsweise Luft geblasen wird.

Der Hohlraum 3 in dem Körper ist gegenüber einer Auslaßöffnung 4 und einer Einlaßöffnung abgedichtet, durch welche sich ein Rohr 5 erstreckt. Eine Ablenkrippe 6 erstreckt sich um die Aussenwandung des Körpers herum über eine Strecke nach innen, die geringfügig größer ist,als die halbe Breite des Hohlraumes und die Ablenkrippe ist abgesehen von einem Durchbruch durch welchen das Rohr 5 verläuft, durchgehend.

Dieses Rohr endet im Vorderende der Windform und weist auf seiner Seite eine öffnung 7 auf.

Insbesondere wird die Öffnung am Ende des Rohres dadurch erzeugt, daß ein Rohrabschnitt 8 gleicher Größe auf Gehrung an dem offenen Ende angefügt wird, (Figur 3),beispielsweise durch Löten, und daß dann ein V-förmiger Schlitz in den auf Gehrung angefügten Abschnitt eingeschliffen wird, um so die öffnung zu bilden. Diese öffnung ist tangential in dem ringförmigen Spalt gerichtet und liegt im wesentlichen in der Mitte zwischen der Ablenkrippe und der Endwandung des Vorderendes oder der Nase.

409810/0844

Im Betrieb wird das aus Wasser bestehende Kühlmittel durch das Einlaßrohr 5 gezwungen und wirbelt durch die Ablenkrippe unterstützt in einer Richtung um die Nase herum, folgt einem spiralförmigen Weg um den Körperteil,ehe es durch den Auslaß 4 austritt. Wegen des so entwickelten Stromlinienbildes gibt es praktisch keine ruhenden Bereich-e in dem Strömungsweg und die kontinuierliche Zirkulation unterstützt ausgesprochen gute Wärmetauscheigen schäften. In dieser Hinsicht wird die Wirkung des Rohres in dem Strömungsweg durch entsprechende Bemessung minimiert, wobei zwischen den einander entgegengesetzten Anforderungen eines großen Rohrdurchmessers (für einen mirimalen Druckabfall) und eines kleinen Rohrdurchmessers (für eine Strömung höherer Geschwindigkeit und einen minimalen Widerstand und Behinderung des Stromlinienbildes) ein Kompromiß geschlossen.

Beispielsweise bei einer praktischen Ausführungsform an einer Windform mit 12 Zoll Durchmesser,die einen ringförmigen Hohlraum von beispielsweise 12 Zoll Länge und einer mittleren Weite von 2 bis 2 1/2 Zoll aufweist, der Rohrdurchmesser zweckdienlicher V/eise in der Größenordnung von 1 Zoll gewählt. Bei einer Strömungsmenge von 2500 Galbnen pro Stunde tritt ein Druckabfall von ungeT fähr 10 PSI auf und dies ist für den normalen Betrieb an Hochofenanlagen oder dergleichen durchaus annehmbar.

In Figur 4 ist eine Windform mit gesenkter Nase veranschaulicht, mittels derer der Wind in einem Winkel zu der Hauptachse der Windform geleitet wird. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen die gleichen Teile, wie sie in den vorangehend-en Figuren der Zeichnungen veranschaulicht wurden, jedoch ist in diesem Falle die öffnung 9 der Windform nach unten geneigt. Hinzu kommt, daß das Einlaßrohr unterschiedlich ausgebildet ist. Insbesondere ist es bei 10 derart abgewinkelt, daß' es dichter an der Innenwandung des Körpers der Windform als an der Außenwandung derselben liegt, wodurch eine bessere Kühlung dieses letzteren Bereiches erzielt wird, wo es auch nötiger ist.

409810/0 844

73^9997 - 6 -

Ebenso ist die öffnung am Ende des Einlaßrohres zu der vorangegangenen öffnung unterschiedlich ausgebildet. In dieser» Falle (Figur 5) ist ein Schlitz in die untere Seitenwandung 11 eingeschliffen oder gefeilt, um eine Ausnehmung 12 rechteckigenQuerschnittes zu bilden, und eine geneigte Scheibe 13 ist an das Ende des Rohres angelötet. Die so gebildete öffnung ist wiederum derart gerichtet, daß sie eine tangentiale Strömung im Bereich der Hase der Windform unterstütet.

Diese abgewandelte Form des Endes des Einlaßrohres und/oder das gekröpfte Rohr kann selbstverständlich gleichfalls bei der in den Figuren 1 bis 3 veranschaulichten Windform Verwendung finden.

Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf die speziellen dargestellten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es offensichtlich, daß verschiedene Abänderungen leicht durchgeführt werden können, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann die Form der Windform, der Ablenkrippe und des Rohres nicht als auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkend ausgelegt werden und ebenfalls sind die relativen Abmessungen dieser Teile nicht derart, daß sie die optimale Leistung ergeben. Das Ende des Rohres kann tatsächlich auf einfache Weise durch eine rechtwinklige Biegung gebildet sein, wobei der Querschnitt dann durchgehend kreisförmig ist. Ferner muß die Windform nicht notwendigerweise einstückig ausgebildet sein und kann beispielsweise hergestellt werden, indem ein oder mehrere Abschnitte geschmiedet und miteinander verbunden wurden und ferner können,wie oben bereits erwähnt, eine Anzahl von Ablenkrippen vorgesehen werden.

Sämtliche der in der Beschreibung erwähnten und in den Zeichnungen erkennbaren technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

409810/0844

Claims (9)

- 7 Patentansprüche

1. Windform mit einem ringförmigen Körper hohlen Querschnitts zur Aufnahme eines flüssigen Kühlmittels und einem Einlaßrohr, welches sich vom Hinterende des Körpers in den Hohlraum erstreckt und im Bereich der Nase der Windform in einer seitlichen Öffnung endet, wobei der Körper einen Auslaß am Hinterende aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ablenkrippe(6)im Bereich der Nase vorgesehen ist, die sich um das Innere des hohlen Körpers herum erstreckt und durch x^elche sich das Einlaßrohr (5) erstreckt, wobei die Anordnung und Form des Endes des Einlaßrohres und der Ablenkrippe zusammen die Ausbildung eines gleichmäßigen Stromlinienbildes in einer Richtung rund um die Nase unterstützen.

2. V/indform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ablenkrippe von der Außenwandung des Körpers um eine Strecke erstreckt, die größer als die halbe V.'eite des Hohlraumes ist.

3. h'indform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spalt in der ansonsten symmetrischen Ablenkrippe vorgesehen ist, um das Einlaßrohr aufzunehmen, wobei das Rohr dichter an strom-abvrärts liegenden als an stromaufwärts liegenden Ende des Spaltes angeordnet ist.

*f. Windform nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl derartiger Abteikrippen längs des Körpers vorgesehen sind.

5. Windform nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (7,12) des Einlaßrohres in einer Seitenwandung am Ende des Rohres ausgebildet ist, wobei die Endöffnung selbst abgedichtet ist.

6. V.indform nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, da-

-4098 i 0/0844

? 3 ι Q q 9 7

durch gekennzeichnet, daß das Einlaßrohr in einer rechtwinkligen Biegung endet, so daß seine Endöffnung die erwähnte Einlaßöffnung bildet.

7. Windform nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßrohr derart angeordnet oder hergestellt ist, daß es dichter an der Innenwandung des Köpers über den größeren Teil seiner Länge als an der Außenwandung des Körpers liegt. (^pigur ^).

^p. '.'indform nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper und die Ablenkrippen einstückig ausgebildet und durch übliche Gießtechniken hergestellt sind.

9. Windform nach einen oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus getrennt gegossenen und/oder geschmiedeten Abschnitten hergestellt ist.

40B8IÜ/Ü844

ORIGINAL INSPECTED