EP0091423A2 - Shaft furnace tuyere stock - Google Patents
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- EP0091423A2 EP0091423A2 EP83890039A EP83890039A EP0091423A2 EP 0091423 A2 EP0091423 A2 EP 0091423A2 EP 83890039 A EP83890039 A EP 83890039A EP 83890039 A EP83890039 A EP 83890039A EP 0091423 A2 EP0091423 A2 EP 0091423A2
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- EP
- European Patent Office
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- wind
- furnace
- nozzle tip
- assembly according
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B7/00—Blast furnaces
- C21B7/16—Tuyéres
- C21B7/163—Blowpipe assembly
Definitions
- the invention relates to a nozzle assembly for a shaft furnace, in particular a blast furnace, with a nozzle tip connected to a hot-wind ring line, which leads line-wise into a full-walled uncooled wind mold, preferably made of ceramic sintered mass, with a cavity in the lining for supporting the wind mold and the nozzle tip of the shaft furnace limiting cooled wind form box is inserted in the shaft furnace lining.
- a new type of nozzle assembly for a blast furnace is known, for example, from Lueger, Lexikon dertechnik, Volume 5, 1963, page 147.
- the hot wind is conducted from a ring line around the blast furnace through the nozzle blocks into the furnace.
- Each nozzle assembly has an uncooled nozzle tip that protrudes into the cavity that is delimited by the water-cooled windshield box (also called the windshield shape).
- the likewise water-cooled wind form is attached to the nozzle tip and protrudes through the front opening of the wind form box into the interior, the reaction zone, of the blast furnace.
- the nozzle tip is made of cast hematite. Its tip is also cooled by the water-cooled wind form.
- the wind form is tightly inserted with an outer cone in an inner cone of the wind form box, and the nozzle tip is pressed against the wind form by means of clamping screws.
- the wind shape is the same in this case rigidly attached to the blast furnace like the wind form box used in the lining of the blast furnace.
- the nozzle tip is provided with a refractory lining.
- the water-cooled wind forms are the most heavily loaded fittings in the blast furnace, they are exposed to strong thermal, chemical and mechanical loads and are therefore subject to heavy wear. As a result of these loads, the cooling water circuit breaks again and again, after which it must be switched off. The wind form must then be exchanged, which means an unscheduled shutdown of the furnace.
- D ouble chamber wind forms are used, as they are known, for example, from DE-OS 26 08 365th These have two separate cooling circuits, e.g. one in a prechamber and one in a main chamber. The antechamber cools the part of the wind form exposed inside the furnace. If the pre-chamber is damaged, its cooling circuit is shunted off and the wind form can continue to be operated with the main chamber still intact until the blast furnace is scheduled to come to a standstill. However, this solution is not entirely satisfactory because of the heat removal from the hot wind. In addition, two cooling circuits are very complex.
- the task according to the invention is to provide a nozzle block with a solid wind mold for a blast furnace, but there are no sealing problems or no premature wear at the transition to the wind mold box, etc. both on the wind form and on the wind form box.
- the new nozzle assembly should be able to be installed while leaving the windform boxes previously used in shaft furnaces, so that an exchange of the windform boxes is not necessary when equipping an operating shaft furnace with nozzle assemblies according to the invention.
- this object is achieved in that the wind form is movably supported relative to the nozzle tip by means of a ball joint and is movable relative to the wind form box by means of a further tight joint connection.
- the temperature change between the cooled windshield box and the windshield as well as between the cooled windshield box and the nozzle tip results in changes in the position of the windshield or the nozzle tip caused by the double articulation - on the one hand, it is the wind shape compared to the wind shape box and, on the other hand, the shape of the wind relative to the nozzle tip and the tip of the nozzle movable relative to the wind form box - can be compensated.
- a compensator is used in the windform box, which is fixed to the windform box by means of a seat ring having a conical surface and which has a holding ring fixing the windform on the end, the compensator expediently having a thin-walled tapering between the seat ring and the holding ring to the windform Has conical shell part.
- tie rods surrounding the conical jacket part are advantageously provided between the seat ring and the retaining ring to absorb forces acting in the axial direction towards the center of the furnace, the tie rods being articulated on the one hand on the retaining ring and on the other hand on the seat ring.
- a ball joint is expediently provided between the compensator and the nozzle tip, the ball joint preferably being formed from an inner conical surface on the compensator and an outer spherical surface on the nozzle tip for easier manufacture.
- the wind mold has a spherical surface at its outer end which is inserted into a conical recess in the nozzle tip which tapers towards the center of the furnace, the nozzle tip expediently at its end facing the furnace center by means of a spherical surface on an inner conical surface of the wind mold box is present.
- a spacer disc which evaporates at the operating temperature of the wind mold for example a disc made of polyethylene, polybutene or nylon, is advantageously used between the outer end of the wind mold and the refractory lining of the nozzle tip, for fixing between the spacer during installation and the refractory lining of the nozzle tip is provided with a ring nut pressing the spacer against the wind form.
- Highly melting metal oxides and / or metal compounds such as nitrides, silicides, carbides or borides, or metal-ceramic composites (cermets) are advantageous as the material for the uncooled wind form.
- FIG. 1 showing a section through an axis of a nozzle assembly which is used in a blast furnace according to a first embodiment
- FIG. 2 an analog representation of a second embodiment.
- a windform ring 3 is welded into the blast furnace 1, which is lined on the inside with a refractory lining 2.
- a wind mold box frame 4 is screwed onto this windform ring 3, which has an inner cone 5, into which a wind mold box 6 with an outer cone 7 is tightly inserted.
- the wind mold box 6 has a cavity 8 through which a coolant (cooling water), which is kept in forced circulation, flows.
- the windform box 6 has an inner cone 10, which serves to accommodate a compensator 11 made of high-melting metal, which is tightly inserted into this inner cone 10 with a seat ring 12 with a conical surface 13.
- the compensator 11 is uncooled and has a very thin-walled conical jacket part 14, starting from the seat ring 12 and tapering towards the center of the furnace, which merges into a retaining ring 15 for the wind form 16.
- the retaining ring 15 has an inwardly directed flange 17 against which the wind form 16 abuts with a collar 18.
- the wind mold 16 is full-walled and likewise uncooled and is produced from a ceramic sintered mass which is resistant to both oxidizing and reducing conditions. It penetrates the brick lining 2 and protrudes into the interior of the furnace with a protrusion.
- the nozzle tip 19 which is also uncooled, is provided with a refractory lining 20 and is pressed towards the center of the furnace by means of clamping screws (not shown). It rests with an end spherical surface 21 on the inner surface 22 of the thin-walled conical jacket part 14, etc. where this conical jacket part 1'4 continues in the retaining ring 15 for the wind form 16.
- a ball joint is formed by this inner surface 22 of the conical jacket part 14 and the spherical surface 21, which enables the windform 16 (together with the retaining ring 15) to move with respect to the nozzle tip 19.
- the thin-walled conical jacket part 14 also allows the wind mold 16 to move relative to the wind mold box 6, so that the three parts, wind mold box 6, wind mold 16 and nozzle tip 19, can be moved relative to one another and there can be no constraints as a result of movements resulting from temperature differences.
- tie rods 23 are provided on the circumference of the compensator 11 are articulated on the one hand on the retaining ring 15 and on the other hand on the seat ring 12 which is inserted in the windform box 6.
- An annular nut 24 is used to fix the windshield 16 in the retaining ring 15, which is screwed with an external thread into an internal thread of the retaining ring 15 and which presses the windshield against the radially inwardly directed flange 17 of the retaining ring 15.
- the uncooled wind mold 16 is always installed and removed together with the compensator 11. According to the embodiment shown, the wind mold 16 is designed to be rotationally symmetrical. If you want to direct the hot wind diagonally downwards into the interior of the furnace, a wind mold with an axis inclined with respect to the wind mold box 6 is expediently used.
- the wind form 27 is provided at its rear end with a spherical surface 28 which is inserted into a recess 29 provided at the end of the nozzle tip 25 on the inside of the furnace.
- This recess 29 has an inner conical surface 30 against which the spherical surface 28 of the wind form 27 bears.
- the front opening of the nozzle tip has a somewhat larger diameter than the wind form passing through it, so that the wind form can be pivoted relative to the nozzle tip about the center 31 of the spherical surface 28 arranged on the wind form 27.
- the Spherical surface 21 of the nozzle tip has the same center point 31 as the spherical surface 28 of the windform 27 when the nozzle assembly is assembled.
- the double articulation of the three parts - wind mold box 6, wind mold 27 and nozzle tip 25 - is also given, so that these three parts can be moved independently of one another and can be aligned with one another depending on the temperature-related expansions.
- the inside of the end of the nozzle tip which is made of a high-melting metal, has an internal thread into which an annular nut 32 provided with an external thread can be screwed.
- This ring nut clamps the windform 27 against the nozzle tip 25, but an intermediate layer 33 made of mineral wool and a spacer 34 are provided between the ring nut 32 and the windform 27.
- This spacer 34 transmits the press-in forces during the assembly of the windform 27 and is made of polyethylene, polybutene or nylon, so that when the nozzle assembly is put into operation it evaporates completely or with less residue left behind. This creates a clearance between the ring nut 32 and the wind form 27, so that the wind form 27 can be properly aligned against the nozzle tip 25.
- the wind form 27 is changed together with the nozzle tip 25, the refractory lining 20 of the nozzle tip 25 being provided only after the wind form 27 has been inserted into the nozzle tip 25 and the ring nut 32 has been tightened.
- the material from which the wind mold 16 or 27 is made must have oxidizing and reducing conditions to be resistant to.
- High-melting metal oxides and metal compounds (hard materials), such as nitrides, carbides, silicides or borides, as well as coated high-melting metals and metal-ceramic composites (cermets) are suitable for this.
- Refractory metals, such as molybdenum, tungsten, niobium, tantalum can also be used, but they must be protected from an oxidizing atmosphere by means of a coating, such as MoSi 2 or WSi 2 , and from a CO / CO 2 atmosphere.
- a coating is a very dense and firmly adhering protection.
- the advantage of the high-melting metals lies in their great mechanical strength.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Düsenstock für einen Schachtofen, insbesondere einen Hochofen, mit einer an eine Heißwindringleitung angeschlossenen Düsenspitze, die leitungsmäßig in eine vollwandige ungekühlte, vorzugsweise aus keramischer Sintermasse gefertigte Windform mündet, wobei zur Abstützung der Windform und der Düsenspitze ein eine Höhlung in der Ausmauerung des Schachtofens begrenzender gekühlter Windformkasten in die Schachtofenausmauerung eingesetzt ist.The invention relates to a nozzle assembly for a shaft furnace, in particular a blast furnace, with a nozzle tip connected to a hot-wind ring line, which leads line-wise into a full-walled uncooled wind mold, preferably made of ceramic sintered mass, with a cavity in the lining for supporting the wind mold and the nozzle tip of the shaft furnace limiting cooled wind form box is inserted in the shaft furnace lining.
Ein Düsenstock neuener Bauart für einen Hochofen ist beispielsweise aus Lueger, Lexikon der Technik, Band 5, 1963, Seite 147, bekannt. Der Heißwind wird von einer rund um den Hochofen geführten Ringleitung über die Düsenstöcke in den Ofen geleitet. Jeder Düsenstock weist eine ungekühlte Düsenspitze auf, die in die Höhlung, die von dem wassergekühlten Windformkasten (auch Windschutzform genannt) begrenzt wird, ragt. An die Düsenspitze angesetzt ist die ebenfalls wassergekühlte Windform, die durch die stirnseitige öffnung des Windformkastens bis in das Innere, die Reaktionszone, des Hochofens ragt.A new type of nozzle assembly for a blast furnace is known, for example, from Lueger, Lexikon der Technik,
Für Heißwindtemperaturen bis etwa 800°C ist die Düsenspitze aus Hämatitguß gefertigt. Ihre Spitze ist durch Anliegen an der wassergekühlten Windform mitgekühlt. Die Windform ist mit einem Außenkonus in einem Innenkonus des Windformkastens dicht eingesetzt, und die Düsenspitze wird mittels Spannschrauben gegen die Windform gepreßt. Die Windform ist in diesem Fall gleich starr am Hochofen befestigt wie der in der Ausmauerung des Hochofens eingesetzte Windformkasten.For hot wind temperatures up to around 800 ° C, the nozzle tip is made of cast hematite. Its tip is also cooled by the water-cooled wind form. The wind form is tightly inserted with an outer cone in an inner cone of the wind form box, and the nozzle tip is pressed against the wind form by means of clamping screws. The wind shape is the same in this case rigidly attached to the blast furnace like the wind form box used in the lining of the blast furnace.
Für höhere Heißwindtemperaturen bis zu etwa 1400oC, wie sie bei modernen Großraumhochöfen auftreten, ist die Düsenspitze mit einer feuerfesten Zustellung versehen.For higher hot wind temperatures up to about 1400 o C, as they occur in modern large-scale blast furnaces, the nozzle tip is provided with a refractory lining.
Die wassergekühlten Windformen stellen die am stärksten belasteten Armaturen des Hochofens dar, sie sind starken thermischen, chemischen und mechanischen Belastungen und daher starkem Verschleiß ausgesetzt. Als Folge dieser Belastungen kommt es immer wieder zu einem Durchbruch des Kühlwasserkreislaufes, worauf dieser ausgeschaltet werden muß. Es muß dann die Windform ausgetauscht werden, was einen nicht eingeplanten Ofenstillstand bedeutet.The water-cooled wind forms are the most heavily loaded fittings in the blast furnace, they are exposed to strong thermal, chemical and mechanical loads and are therefore subject to heavy wear. As a result of these loads, the cooling water circuit breaks again and again, after which it must be switched off. The wind form must then be exchanged, which means an unscheduled shutdown of the furnace.
Ein weiterer Nachteil der wassergekühlten Windformen ist darin zu sehen, daß dem Heißwind die vorher mit erheblichem Energieaufwand zugeführte Wärme zum Teil wieder entzogen wird.Another disadvantage of the water-cooled wind forms is that the heat that was previously supplied with considerable energy expenditure is partially removed from the hot wind.
Um Hochofenstillstände zu vermeiden, werden sogenannte "Doppelkammer-Windformen" verwendet, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 26 08 365 bekannt sind. Diese weisen zwei getrennte Kühlkreisläufe auf, u.zw. einen in einer Vorkammer und einen in einer Hauptkammer. Die Vorkammer kühlt den ofeninnenseitig exponierten Teil der Windform. Bei Beschädigung der Vorkammer wird deren Kühlkreislauf abgeschiebert und die Windform kann mit der noch intakten Hauptkammer bis zu einem geplanten Stillstand des Hochofens weiterbetrieben werden. Diese Lösung ist jedoch wegen des Wärmeentzuges des Heißwindes nicht restlos befriedigend. Außerdem sind zwei Kühlkreisläufe sehr aufwendig.To avoid blast furnace shutdowns, called "D ouble chamber wind forms" are used, as they are known, for example, from DE-OS 26 08 365th These have two separate cooling circuits, e.g. one in a prechamber and one in a main chamber. The antechamber cools the part of the wind form exposed inside the furnace. If the pre-chamber is damaged, its cooling circuit is shunted off and the wind form can continue to be operated with the main chamber still intact until the blast furnace is scheduled to come to a standstill. However, this solution is not entirely satisfactory because of the heat removal from the hot wind. In addition, two cooling circuits are very complex.
Um den Verschleiß an Windformen und die Abkühlung des Heißwindes durch die Wasserkühlung der Windformen zu vermindern, ist es bekannt (DE-OS 27 32 566, GB-PS 1 417 375, US-PS 3 831 918), die aus Kupfer oder Kupferlegierung hergestellten Windformen an ihrer Oberfläche zu beschichten. Die Nachteile gekühlter Windformen, nämlich Wärmeverluste des Heißwindes sowie Ofenstillstände in Folge eines Undichtwerdens des Kühlmittelkreislaufes der Windform, können jedoch auch durch die Verwendung beschichteter Windformen nicht gänzlich vermieden werden.About the wear on wind forms and the cooling of the hot wind through the water cooling of the wind forms To reduce, it is known (DE-OS 27 32 566, GB-PS 1 417 375, US-
Um einen Durchbruch des Kühlwasserkreislaufes an der Windform sowie eine Abkühlung des Heißwindes in der Windform zu vermeiden, ist es aus der AT-PS 7050 sowie aus der DE-PS 650 859 bekannt, massive Hochofenformen aus Sintermagnesit oder Hartmetall zum Einleiten des Windes vorzusehen. Diese aus der Beginnzeit der modernen Hochofentechnik stammenden Vorschläge haben sich jedoch' nicht durchgesetzt, da einerseits (AT-PS 7050) ein Windformkasten überhaupt unberücksichtigt ist und andererseits (DE-PS 650 859) die massive Windform an den gekühlten, aus Gußeisen bestehenden Windformkasten direkt angeschlossen ist. Bei Kontakt einer massiven, auf höchste Temperaturen aufgeheizten Windform mit einem gekühlten gußeisernen Windformkasten kommt es an der Übergangsstelle zu hohen Temperaturdifferenzen und dadurch verursachten Spannungen.Diese bewirken eine vorzeitige Zerstörung der Berührungsfläche zwischen Windform und Windformkasten, so daß die Dichtheit zwischen diesen beiden Teilen schon nach kurzer Betriebszeit nicht mehr gegeben ist.In order to avoid a breakthrough of the cooling water circuit on the wind form and a cooling of the hot wind in the wind form, it is known from AT-PS 7050 and from DE-PS 650 859 to provide massive blast furnace forms made of sintered magnesite or hard metal for introducing the wind. However, these suggestions from the early days of modern blast furnace technology 'did not prevail, since on the one hand (AT-PS 7050) a wind mold box is not taken into account at all and on the other hand (DE-PS 650 859) the massive wind form directly on the cooled wind mold box made of cast iron connected. When a massive windform heated to the highest temperatures comes into contact with a cooled cast iron windform case, there are high temperature differences at the transition point and the resulting stresses, which lead to premature destruction of the contact surface between the windform and the windform case, so that the tightness between these two parts already decreases short operating time is no longer possible.
Da heute (vgl. Lueger, Band 5, 1963, Seite 147) ein Windformkasten unerläßlich ist - u.zw. einerseits wegen des hohen Gewichts des aus Windform und Windformkasten bestehenden Hochofeneinsatzes und andererseits wegen des einfachen Ersatzes der mehr oder weniger verschleißenden Windform unter Einsparung eines Austausches des demgegenüber wesentlich weniger verschleißenden Windformkastens-, ist-erfindungsgemäß die Aufgabe gestellt, einen Düsenstock mit einer massiven Windform für einen Hochofen vorzusehen, wobei jedoch am Übergang zum Windformkasten keine Dichtigkeitsprobleme bzw. kein vorzeitiger VerschleLß auftritt, u.zw. sowohl an der Windform als auch am Windformkasten. Insbesondere soll der neue Düsenstock unter Belassung der bisher in Schachtöfen eingesetzten Windformkästen eingebaut werden können, so daß ein Austausch der Windformkästen bei Ausrüstung eines in Betrieb befindlichen Schachtofens mit erfindungsgemäßen Düsenstöcken nicht erforderlich ist.Because today (see Lueger,
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Windform gegenüber der Düsenspitze mittels eines Kugelgelenkes beweglich gelagert ist und mittels einer weiteren dichten Gelenkverbindung gegenüber dem Windformkasten beweglich ist.According to the invention, this object is achieved in that the wind form is movably supported relative to the nozzle tip by means of a ball joint and is movable relative to the wind form box by means of a further tight joint connection.
Durch Verwendung einer vollwandigen ungekühlten Windform ergeben sich durch unterschiedliche Temperaturführung zwischen dem gekühlten Windformkasten und der Windform sowie zwischen dem gekühlten Windformkasten und der Düsenspitze bedingte Lageänderungen der Windform bzw. der Düsenspitze, die durch die doppelte Gelenkigkeit - es ist einerseits die Windform gegenüber dem Windformkasten und andererseits die Windform gegenüber der Düsenspitze sowie die Düsenspitze gegenüber dem Windformkasten beweglich - ausgeglichen werden können.By using a full-walled uncooled windshield, the temperature change between the cooled windshield box and the windshield as well as between the cooled windshield box and the nozzle tip results in changes in the position of the windshield or the nozzle tip caused by the double articulation - on the one hand, it is the wind shape compared to the wind shape box and, on the other hand, the shape of the wind relative to the nozzle tip and the tip of the nozzle movable relative to the wind form box - can be compensated.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist in den Windformkasten ein Kompensator eingesetzt, der mittels eines eine Kegelfläche aufweisenden Sitzringes am Windformkasten fixiert ist und der stirnseitig einen die Windform fixierenden Haltering aufweist, wobei der Kompensator zwischen seinem Sitzring und dem Haltering zweckmäßig einen dünnwandigen, sich zur Windform verjüngenden Kegelmantelteil aufweist.According to a preferred embodiment, a compensator is used in the windform box, which is fixed to the windform box by means of a seat ring having a conical surface and which has a holding ring fixing the windform on the end, the compensator expediently having a thin-walled tapering between the seat ring and the holding ring to the windform Has conical shell part.
Um eine zu starke Verformung des dünnwandigen Kegelmantels zu vermeiden, sind vorteilhaft zwischen dem Sitzring und dem Haltering den Kegelmantelteil umgebende Zuganker zur Aufnahme von in Achsrichtung in Richtung zur Ofenmitte wirkenden Kräften vorgesehen, wobei die Zuganker einerseits am Haltering und andererseits am Sitzring angelenkt sind.In order to avoid excessive deformation of the thin-walled conical jacket, tie rods surrounding the conical jacket part are advantageously provided between the seat ring and the retaining ring to absorb forces acting in the axial direction towards the center of the furnace, the tie rods being articulated on the one hand on the retaining ring and on the other hand on the seat ring.
Zweckmäßig ist zwischen dem Kompensator und der Düsenspitze ein Kugelgelenk vorgesehen, wobei das Kugelgelenk zwecks leichterer Herstellung vorzugsweise aus einer inneren Kegelfläche am Kompensator und einer äußeren Kugelfläche an der Düsenspitze gebildet ist.A ball joint is expediently provided between the compensator and the nozzle tip, the ball joint preferably being formed from an inner conical surface on the compensator and an outer spherical surface on the nozzle tip for easier manufacture.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Windform an ihrem ofenaußenseitigen Ende eine Kugelfläche auf, die in eine kegelförmige, sich zur Ofenmitte hin verjüngende Ausnehmung der Düsenspitze eingesetzt ist, wobei zweckmäßig die Düsenspitze an ihrem zur Ofenmitte gerichteten Ende mittels einer Kugelfläche an einer Innenkegelfläche des Windformkastens anliegt.According to a further preferred embodiment, the wind mold has a spherical surface at its outer end which is inserted into a conical recess in the nozzle tip which tapers towards the center of the furnace, the nozzle tip expediently at its end facing the furnace center by means of a spherical surface on an inner conical surface of the wind mold box is present.
Um den Zusammenbau zu erleichtern, ist vorteilhaft zwischen dem ofenaußenseitigen Ende der Windform und der feuerfesten Ausmauerung der Düsenspitze eine sich bei Betriebstemperatur der Windform verflüchtigende Distanzscheibe, beispielsweise eine Scheibe aus Polyäthylen, Polybuten oder Nylon, eingesetzt, wobei zur Fixierung während des Einbaus zwischen der Distanzscheibe und der feuerfesten Auskleidung der Düsenspitze eine die Distanzscheibe gegen die Windform pressende Ringmutter vorgesehen ist.In order to facilitate the assembly, a spacer disc which evaporates at the operating temperature of the wind mold, for example a disc made of polyethylene, polybutene or nylon, is advantageously used between the outer end of the wind mold and the refractory lining of the nozzle tip, for fixing between the spacer during installation and the refractory lining of the nozzle tip is provided with a ring nut pressing the spacer against the wind form.
Als Werkstoff für die ungekühlte Windform kommen vorteilhaft höchstschmelzende Metalloxide und/oder.Metallverbindungen (Hartstoffe), wie Nitride, Silizide, Carbide oder Boride, oder metallkeramische Verbundstoffe (Cermets) in Frage.Highly melting metal oxides and / or metal compounds (hard materials), such as nitrides, silicides, carbides or borides, or metal-ceramic composites (cermets) are advantageous as the material for the uncooled wind form.
Die Erfindung ist anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsformen näher erläutert, wobei Fig. 1 einen Schnitt durch eine Achse eines Düsenstocks, der in einem Hochofen eingesetzt ist, gemäß einer ersten Ausführungsform und Fig. 2 eine analoge Darstellung einer zweiten Ausführungsform zeigen.The invention is explained in more detail with reference to two embodiments shown in the drawing, FIG. 1 showing a section through an axis of a nozzle assembly which is used in a blast furnace according to a first embodiment and FIG. 2 an analog representation of a second embodiment.
In den Hochofenpanzer 1, der mit einer feuerfesten Ausmauerung 2 innenseitig ausgekleidet ist, ist ein Windformring 3 eingeschweißt. An diesem Windformring 3 ist ein Windformkastenrahmen 4 angeschraubt, der einen Innenkonus 5 aufweist, in den ein Windformkasten 6 mit einem Außenkonus 7 dicht eingesetzt ist. Der Windformkasten 6 weist einen Hohlraum 8 auf, der von einem Kühlmittel (Kühlwasser), welches im Zwangsumlauf gehalten ist, durchströmt wird. Am ofeninnenseitigen Ende 9 weist der Windformkasten 6 einen Innenkonus 10 auf, der zur Aufnahme eines Kompensators 11 aus hochschmelzendem Metall dient, der mit einem Sitzring 12 mit einer Kegelfläche 13 in diesen Innenkonus 10 dicht eingesetzt ist.A
Der Kompensator 11 ist ungekühlt und weist einen von dem Sitzring 12 ausgehenden, sich zur Ofenmitte hin verjüngenden, sehr dünnwandigen Kegelmantelteil 14 auf, der in einen Haltering 15 für die Windform 16 übergeht. Der Haltering 15 weist einen nach innen gerichteten Flansch 17 auf, an dem die Windform 16 mit einem Bund 18 anliegt. Die Windform 16 ist vollwandig und ebenfalls ungekühlt und aus einer keramischen Sintermasse, die sowohl bei oxidierenden als auch bei reduzierenden Bedingungen beständig ist, hergestellt. Sie durchsetzt die Ausmauerung 2 und ragt mit einem Überstand in den Ofeninnenraum.The
Die Düsenspitze 19, die ebenfalls ungekühlt ist, ist mit einer feuerfesten Ausmauerung 20 versehen und wird mittels nicht dargestellter Spannschrauben zur Ofenmitte hin gepreßt. Sie liegt mit einer stirnseitigen Kugelfläche 21 an der Innenfläche 22 des dünnwandigen Kegelmantelteiles 14 an, u.zw. dort, wo dieser Kegelmantelteil 1'4 sich in den Haltering 15 für die Windform 16 fortsetzt. Durch diese Innenfläche 22 des Kegelmantelteiles 14 und die Kugelfläche 21 wird ein Kugelgelenk gebildet, welches eine Beweglichkeit der Windform 16 (mitsamt dem Haltering 15) gegenüber der Düsenspitze 19 ermöglicht. Der dünnwandige Kegelmantelteil 14 ermöglicht weiters eine Bewegung der Windform 16 gegenüber dem Windformkasten 6, so daß die drei Teile, Windformkasten 6, Windform 16 und Düsenspitze 19, gegeneinander bewegbar sind und es zu keinen Zwängungen infolge aus Temperaturunterschieden resultierenden Bewegungen kommen kann.The
Um eine Überbeanspruchung des dünnwandigen Kegelmantelteiles 14 (dieser soll nur im elastischen Bereich beansprucht werden) zu verhindern, sind am Umfang des Kompensators 11 angeordnete Zuganker 23 vorgesehen, die einerseits am Haltering 15 und andererseits am Sitzring 12, der im Windformkasten 6 eingesetzt ist, angelenkt sind.In order to prevent overstressing of the thin-walled conical jacket part 14 (this should only be stressed in the elastic range),
Zur Fixierung der Windform 16 in dem Haltering 15 dient eine Ringmutter 24, die mit einem Außengewinde in ein Innengewinde des Halteringes 15 eingeschraubt ist und die die Windform gegen den radial nach innen gerichteten Flansch 17 des Halteringes 15 drückt.An
Der Ein- und Ausbau der ungekühlten Windform 16 erfolgt stets gemeinsam mit dem Kompensator 11. Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist die Windform 16 rotationssymmetrisch ausgebildet. Will man den Heißwind schräg nach unten in das Hochofeninnere leiten, verwendet man zweckmäßig eine Windform mit einer gegenüber dem Windformkasten 6 geneigten Achse.The
Gemäß der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform-wird die ungekühlte, mit einer feuerfesten Ausmauerung 20 versehene Düsenspitze 25, die ebenfalls an ihrem vorderen Ende mit einer Kugelfläche 21 versehen ist, gegen eine Innenkegelfläche 26 des Windformkastens 6 mittels nicht dargestellter Spannschrauben gepreßt. Die Windform 27 ist bei dieser Ausführungsform an ihrem rückwärtigen Ende mit einer Kugelfläche 28 versehen, die in eine an dem ofeninnenseitigen Ende der Düsenspitze 25 vorgesehene Ausnehmung 29 eingesetzt ist. Diese Ausnehmung 29 weist eine Innenkegelfläche 30 auf, an der die Kugelfläche 28 der Windform 27 anliegt.According to the embodiment shown in FIG. 2, the
Die stirnseitige Öffnung der Düsenspitze weist einen etwas größeren Durchmesser auf als die durch sie hindurchtretende Windform, so daß die Windform gegenüber der Düsenspitze um den Mittelpunkt 31 der an der Windform 27 angeordneten Kugelfläche 28 schwenkbar ist. Die Kugelfläche 21 der Düsenspitze weist im zusammengebauten Zustand des Düsenstocks den gleichen Mittelpunkt 31 auf wie die Kugelfläche 28 der Windform 27.The front opening of the nozzle tip has a somewhat larger diameter than the wind form passing through it, so that the wind form can be pivoted relative to the nozzle tip about the
Bei dieser Ausführungsform ist ebenfalls die doppelte Gelenkigkeit der drei Teile - Windformkasten 6, Windform 27 und Düsenspitze 25 - gegeben, so daß sich diese drei Teile unabhängig voneinander gegeneinander bewegen lassen und sich je nach temperaturbedingten Ausdehnungen gegeneinander ausrichten können.In this embodiment, the double articulation of the three parts -
Das ofeninnenseitige Ende der Düsenspitze, welches aus einem hochschmelzenden Metall gefertigt ist, weist ein Innengewinde auf, in welches eine mit einem Außengewinde versehene Ringmutter 32 einschraubbar ist. Diese Ringmutter spannt die Windform 27 gegen die Düsenspitze 25, wobei jedoch zwischen der Ringmutter 32 und der Windform 27 eine Zwischenlage 33 aus Mineralwolle und eine Distanzscheibe 34 vorgesehen sind. Diese Distanzscheibe 34 überträgt die Einpreßkräfte während der Montage der Windform 27 und ist aus Polyäthylen, Polybuten oder Nylon gefertigt, so daß sie sich bei Inbetriebnahme des Düsenstocks gänzlich oder unter Zurücklassung weniger Rückstände verflüchtigt. Dadurch entsteht ein Spielraum zwischen der Ringmutter 32 und der Windform 27, so daß sich die Windform 27 gegen die Düsenspitze 25 einwandfrei ausrichten kann.The inside of the end of the nozzle tip, which is made of a high-melting metal, has an internal thread into which an
Ein Wechsel der Windform 27 erfolgt gemeinsam mit der Düsenspitze 25, wobei die feuerfeste Ausmauerung 20 der Düsenspitze 25 erst nach Einsetzen der Windform 27 in der Düsenspitze 25 und Festziehen der Ringmutter 32 vorgesehen wird.The
Das Material, aus dem die Windform 16 bzw. 27 gefertigt ist, muß oxidierenden und reduzierenden Bedingungen gegenüber beständig sein. Es kommen hierfür höchstschmelzende Metalloxide und Metallverbindungen (Hartstoffe), wie Nitride, Carbide, Silizide oder Boride sowie beschichtete hochschmelzende Metalle und metallkeramische Verbundstoffe (Cermets) in Frage. Hochschmelzende Metalle, wie z.B. Molybdän, Wolfram, Niob, Tantal, können ebenfalls eingesetzt werden, sie müssen jedoch vor oxidierender Atmosphäre mittels eines Überzuges, wie MoSi2 oder WSi2, und vor einer CO/CO2-Atmosphäre geschützt werden. Ein solcher Überzug ist ein sehr dichter und fest haftender Schutz. Der Vorteil der hochschmelzenden Metalle liegt in der großen mechanischen Beanspruchbarkeit.The material from which the
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