DE2813267A1 - Wassergekuehlte blasform - Google Patents

Description

HUBERT BAUER PATENTANWALT

H. BAUER PAT.-ANW.. LOTHRINGER STHASSB 03/ECKE WILHELMSTRASSB · D-DIOO AACHKN

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B/Du (847)

AACHEN

22. März 1978

Patentanmeldung

Anm.: S.A. des Anciens Etablissements Emile Dupret, 98 - 102, rue Auguste Charles, L - Luxemburg

- 5 ■:.

Bez.: Wassergekühlt· Blasfor» '

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine wassergekühlte, zum Einführen von Heißluft und Zusatzstoffen in das Innere von Ofenanlagen dienende Blasform, welche im wesentlichen eine aus gut wärmeleitfähigem Metall, vorzugsweise Kupfer mit sehr hoher Leitfähigkeit bestehende und mindestens eine Kühlwassereinleitungs- bzw. Ableitungsöffnung begreifende Ringkammer darstellt.

Blasformen, die zum Einführen von Heißluft und gleichzeitig in zunehmendem Maße von Zusatzstoffen in Hochöfen dienen, befinden sich in unmittelbarem Kontakt mit den heißesten Zonen des Ofens überhaupt. Sie sind im Nasenbereich Temperaturen von 2000 C - 2200 C ausgesetzt. Die Energieumsätze im Verbrennungsbereich von Hochöfen sind derart hoch, daß pro Blasform ungefähr 150 - 300 Kcal/h abgeführt werden müssen. Die Kühlwassermengen, die zum Abtransport dieser Wärmemengen benötigt werden, liegen bei 20-3Om /h, wobei das Wasser mit einer Geschwindigkeit bis zu 12 m/sec durch die Blasform-Nasenkammer strömt. Dies bedingt Drücke bis 10 kg/cm in dieser Kammer.

Die Notwendigkeit eines derartig hohen Kühlwasserverbrauchs ergibt sich aus der Gefahr der Dampffilmbildung an den Wärmeaustauschflächen im Fall einer ungenügenden Wasserzufuhr. Ein Dampffilm bewirkt jedoch eine starke Verminderung des Kühleffekts, was unweigerlich zum Schmelzen der Blasform führt. Deshalb ist für eine höchstmögliche Wärmeübertragung eine große Wassermenge mit gleichzeitigen hohen Kuhlwassergeschwindigkeiten notwendig.

Weiter kann es gelegentlich zu einem unmittelbaren Kontakt von flüs-

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sigem Roheisen oder Schlacken mit der Blasform kommen, wodurch ungeschützte Blasformen beschädigt oder gar zerstört werden können.

Dies sowie die durch thermische Beanspruchung und den Kühlwasserdruck entstehenden mechanischen Spannungen innerhalb des Blasformmantels sind die Faktoren, die für kurze Standzeiten herkömmlicher Blasformen verantwortlich sind*

Zur Verlängerung der Standzeiten wurden Doppelkammerblasformen entwickelt, die im Fall einer Beschädigung der Nasenkammer immerhin ein Hinauszögern des Gesamtausfalls bis zum geplanten Stillstand des Hochofens ermöglichen. Durch eine möglichst betriebssichere Ausführung dieser Doppelkammerblasformen, insbesondere durch Verlegen aller Schweißstellen in thermisch weniger stark beanspruchte Teile der Konstruktion, konnten die Standzeiten wohl bedeutend verbessert werden, eine direkte Auswirkung auf die Materialhaltbarkeit selbst ergab sich jedoch nicht.

Zum Schutz des dem Ofeninnern zugekehrten Nasenteils und des durch Verwendung hoher Heißwindtemperaturen sowie Einblasen von Kohlenwasserstoffen und Sauerstoff besonders beanspruchten Blasformeninnenmantels hat man auch bereits versucht, Blasformen wenigstens im Nasenbereich mit ChromnickelUberzUgen, aufgetragen mit Plasma- oder der üblichen Schweißmethode, zu versehen und die Innenwand mit einer feuerfesten Betonauskleidung zu schützen. Letztere Auskleidung konnte jedoch wegen nicht ausreichender Haftfähigkeit keinen dauerhaften Schutz bilden. Darüber hinaus lief die sehr schlecht leitfähige und deshalb schwer zu kühlende Feuerfestauskleidung Ge-

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fahr abzuschmelzen. ;

Bei diesen konventionellen Blasformen wird der hohe Kühlwasserverbrauch im Interesse der Standzeit allgemein in Kauf genommen, ob- I wohl das zu Kuhlzwecken aufbereitete Wasser nicht zu vernachlässi- ^! gende Kosten mit sich bringt. -

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Blasform zu schaffen, ■ welche nicht nur eine möglichst hohe Standzeit hat, sondern welche ■

darüber hinaus auch eine Verminderung des Wärmeabtransports durch die Blasformwände und damit einen reduzierten Kuhlmittelverbrauch ermöglicht.

Ausgehend von der eingangs beschriebenen Blasform wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens an den am meisten beanspruchten Innenflächen sowie an der Nasenfront aus der Metallwand herausragende Rippen etwa gleicher Höhe vorgesehen sind und daß zwischen diesen Rippen eine feuerfeste Isolierschutzmasse eingelagert ist. ·

Die Funktion der Rippen besteht darin, die von der feuerfesten Schutzschicht aufgenommene Wärmeenergie ins Innere des dickwandigen Metallmantels abzuführen.

Es hat sich als sinnvoll erwiesen, die Rippen in ihren Extremitäten stärker als in ihrem Ansatz an den Blasformmantel zu gestalten. Durch diese schwalbenschwanzähnliche Ausbildung der Zwischenräume wird eine erhöhte Haftfestigkeit der Schutzmasse an dem Blasform-

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mantel erzielt. .

Der Abstand der einzelnen Rippen zueinander beträgt allgemein etwa das Doppelte bis da« Fünffache der Rippenstärke. , ,

Derselbe Rippenabstand beträgt vorzugsweise an den Blasformaußen- und -innenflächen etwa das Vierfache und an der Nasenfront etwa das Doppelte der mittleren Rippenstärke.

Diese konstruktive Maßnahme wurde vorgesehen^weil die Nasenfront den thermischen Belastungen am stärksten ausgesetzt ist und weil man deshalb Vorsorgen muß, daß das stärker erhitzte Feuerfestprodukt entsprechend gekühlt wird.

Ein weiteres konstruktives Merkmal besteht darin, daß die Dicke der feuerfesten.Schutzschicht an der Blasformaußenfläche sowie an der Nasenfront mit der Höhe der Rippen allgemein identisch ist. Hingegen übersteigt die Schichtdicke der feuerfesten Verkleidung an der Blasforminnenfläche vorzugsweise die Rippenhöhe an der Nasenfront etwa um die Hälfte ihres Betrags und am Blasformeingang etwa um ihren ganzen Betrag. Hierbei nimmt die Schutzschichtdicke von der Nasenfront zum Blasformeingang hin stetig zu.

Diese spezielle Bauart der erfindungsgemäßen Blasform dient einem weitgehenden Ausgleich der Temperaturen des Blasformmantels. Anzahl und Stärke der Rippen sowie ihr Abstand zueinander sowohl an der Blasformaußen- und -innenfläche als auch an der Nasenfront bestim-

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men in Verbindung mit der Dicke der feuerfesten Auskleidung das Verhalten des unterschiedlichen thermischen Belastungen ausgesetzten Blasformmantels. Die überwiegend an der Nasenfront anfallenden Wärmemengen werden dank der Konzeption der Blasform und der Leitfähigkeit des Kupfers einheitlich innerhalb des Blasformmantels verteilt und lassen sich mit einem relativ geringen Aufwand an Kuhlmittelmenge bequem abfuhren, weil sich zwischen den verschiedenen Wärmeflußzonen, die die Blasform durchwandern, ein Gleichgewicht einstellt.

Der innerhalb des Blasformmantels befindliche Kuhlmittelkreislauf besteht lediglich aus einer lamellenförmig ausgebildeten ringförmigen Kühlkammer, deren Breite allgemein nicht mehr als etwa ein Sechstel der Länge der Nasenkammer im Querschnitt ausmacht.

Der Abstand der Kühlkammer zum Rippenansatz an der Nasenfront beträgt etwa die Rippenhöhe.

Diese Abmessungsverhältnisse verdeutlichen, daß die erfindungsgemäße Blasform dank ihrer konstruktiven Merkmale mit einem viel geringeren Kuhlaufwand betrieben werden kann als konventionelle Blasformen, bei denen der Kühlmittelkreislauf den größeren Anteil des Hohlmantelquerschnitts ausmacht.

In der Tat kommt die erfindungsgemäße Blasform mit einer Kühlwasser« menge von lediglich 12 m /h aus; die Kühlwassexgeschwindigkeit innerhalb der Kühlrinne beträgt 4 m/sec und der Jnnencfrucfci 10-12 kg/cm . Die abtransportierte Wärmemenge betrögt nur

100 - 150 kcal/h. Hierdurch ergeben sich deutliche Vorteile gegenüber den bei konventionellen Blasformen üblichen Wärmeverlusten bzw. benötigten Kühlwassermengen. Die einheitlichen Temperaturverhältnisse innerhalb der erfindungsgemäßen Blasform und die dadurch erzielte mechanische Spannungsfreiheit führen überdies zu einer Verbesserung der Standzeiten.

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Blasform im Querschnitt dargestellt«

Eine Kühlwasserzufuhr 1, die ähnlich wie die hier nicht gezeigte Kühlwasserabfuhr ausgebildet ist, mündet in eine schmale ringförmige Kühlkammer 2.

Eine aus Elektrolytkupfer bestehende Wand 3 weist 10 Rippen 4 auf, deren Abstand voneinander an Außenflächen 5 und an Innenflächen 6 der Blasform größer ist als an eine Nasenfront 7. An der Nasenfront 7 ist der Abstand der Rippen geringer als an der Innenfläche 6, wo dieser Abstand wiederum geringer ist als an der Außenfläche 5.

Man erkennt, daß eine Isolierschutzmasse 8 an der Innenfläche 6 der Blasform die Höhe der Rippen 4 überschreitet, während die Isolierschutzmasse 8 an den Außenflächen 5 und an der Nasenfront 7 mit den Rippen 4 auf gleicher Höhe liegt.

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Claims (10)

2*13267 Patentansprüche:

1. Wassergekühlte, zum Einführen von Heißluft und Zusatzstoffen in das Innere von Ofenanlagen dienende Blasform, welche im wesentlichen eine aus gut wärmeleitfähigem Metall, vorzugsweise Kupfer mit sehr hoher Leitfähigkeit bestehende und mindestens eine Kühlwassereinleitungs- bzw. Ableitungsöffnung begreifende Ringkammer darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens an den am meisten beanspruchten Innenflächen (6) sowie an der Nasenfront (7) aus der Metallwand (3) herausragende Rippen (4) etwa gleicher Höhe vorgesehen sind und daß zwischen diesen Rippen (4) eine feuerfeste Isolierschutzmasse (8) eingelagert ist.

2. Blasform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (4) in ihren Extremitäten stärker als in ihrem Ansatz an den Blasformmantel gestaltet sind und einen etwa schwalbenschwanzförmigen Raum begrenzen.

3. Blasform nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der einzelnen Rippen (4) zueinander etwa das Doppelte bis das Fünffache der mittleren Rippenstärke beträgt.

4. Blasform gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der einzelnen Rippen (4) zueinander an den Blasformaußen- und -innenflächen (5 bzw. 6) etwa das Vierfache und an der Nasenfront (7) etwa das Doppelte der mittleren Rippenstärke beträgt.

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!NSPECTED

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5. Blasform nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der feuerfesten Schutzschicht (δ) an den Blasformaußenflächen (5) sowie an der Nasenfront (7) mit der Höhe der Rippen (4) identisch ist.

6. Blasform nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, OaB die Schichtdicke der feuerfesten Verkleidung (8) an der Blasforminnenfläche (6) die Rippenhöhe an der Nasenfront (7) etwa um die Hälfte ihres Betrags und am Blasformeingang etwa um ihren gesamten Betrag Übersteigt.

7. Blasform nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht· dicke der feuerfesten Verkleidung (8) an der Blasforminnenfläche (6) von der Nasenfront (7) zum Blasformeingang hin stetig zunimmt.

8. Blasform nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Blasformmantels eine ringförmige lamellenartig ausgebildete Kuhlkammer (2) für den Kühlmittelkreislauf vorgesehen ist.

9. Blasform gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Kühlkammer (2) nicht mehr als etwa ein Sechstel der Länge der Nasenkammer im Querschnitt ausmacht.

10. Blasform nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Kühlkammer (2) zum Rippenansatz etwa die Rippenhöhe beträgt.

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