TWI580791B - 用於豎爐之介於一風口以及一熱空氣鼓風管之間的密封連結系統及包含此系統的煉鋼鼓風爐 - Google Patents

Description

用於豎爐之介於一風口以及一熱空氣鼓風管之間的密封連結系統及包含此系統的煉鋼鼓風爐

本發明係關於用於諸如煉鋼鼓風爐之豎爐之介於一風口與一熱空氣鼓風管之間的密封連結系統。本發明亦係關於包含此系統的煉鋼鼓風爐。

按照慣例藉由被稱作風口彎頭之總成將預加熱空氣注入至豎爐中，該總成安裝於通向爐身之爐壁中，提供熱空氣爐腹風管與風口之間的連結。典型地，如圖1中所示，風口彎頭10由各自包含外部金屬鞘及內部耐火裏料之數個單獨元件構成。

風口彎頭10包含：

- 自熱空氣爐腹風管1傾斜地向下延伸之下向流管11，

- 肘管12

- 鼓風管3，其具有實質上水平軸線，剛性地附接至肘管，鼓風管之前端與風口4之後端保持接觸。

藉由內部水循環冷卻之銅風口4裝設於風口固持器(或風口冷卻器)42中，風口固持器42附接至鼓風爐之金屬壁21且延伸穿過此壁的內部耐火裏料22。

鼓風管3包含內部襯有耐火材料32之鋼質外壁31。如圖2及圖3中所示，外壁延伸朝向鼓風管之前端(或尖部)33以形成抵靠形成於風口4之後端上的截頭錐形壁41可旋轉地擱置之球面形壁。

藉由活節連接桿(諸如，上部連接桿23及橫向連接桿 24)將風口彎頭支撐於爐之外部金屬壁21上，橫向連接桿24固持鼓風管抵靠風口。此等連接桿提供具有某一移動自由度以便吸收爐壁及風口彎頭的各種元件兩者之熱變形之風口彎頭總成，該等熱變形不可避免地由溫度之波動而引起。

為了提供在各種元件之間的密封而不管上文所提及之變形，已知使用波紋管補償系統13，其使得有可能在兩個元件之間的連結處吸收相對運動(不管涉及軸向移位抑或樞轉)，同時仍維持密封，連接桿提供藉由波紋管補償器接合之元件之間的機械連結。此等補償器系統描述於(例如)EP 0 453 739中，且典型地用以提供爐腹風管與風口彎頭之間的密封，且亦可用於介於空氣下向流管與鼓風管所附接至之肘管之間。

考慮到此外有必要在鼓風管之尖部與風口之間的接頭處(就在特別是歸因於位於爐之耐火壁的厚度中之接頭之環境下的組態而無法使用此等系統之處)，提供最佳可能密封，此等補償器系統皆更有用於為風口彎頭提供特定變形能力。因此僅在由風口彎頭之重量引起的力及藉由將風口彎頭連結至爐之外部金屬壁的活節連接桿24施加之張力的作用之下藉由以居中方式抵靠風口之後端擱置的鼓風管之尖部簡單地提供此接頭。為了准許可能引起鼓風管與風口之間的角偏移之熱變形，鼓風管尖部具有與形成於風口之後端上的對應截頭錐形或凸表面接觸之凸球面表面。藉由鼓風管之外部鋼壁的端部形成鼓風管之尖部的球面表 面。風口按照慣例由銅製成。

形成鼓風管與風口之間的球形接頭連結之此配置使得有可能簡單地藉由將鼓風管抵靠著風口擱置而確保使鼓風管在風口上居中，且鼓風管之鋼與風口的銅之間的金屬對金屬接觸使得有可能在其相對角移位期間維持鼓風管之鋼與風口的銅之間的實質上線性接觸，且因此維持鼓風管與風口之間的某一程度之密封。

US 3545736亦揭示一種系統，其中在管狀金屬夾套與鼓風管之耐火部分之間提供環隙。該夾套包含抵靠風口置放且能夠抵靠風口樞轉之第一端部，且藉由自身以密封方式抵靠夾套之第二端部而擱置的風口彎頭之肘管壓抵風口。此配置之目的在於藉由允許熱氣體經由風口彎頭之肘管與鼓風管之間維持的軸向間隔進入環隙中來限制鼓風管之耐火部分的外部與內部之間的溫差。亦在此系統中，可在夾套之第一端部與風口之間在其經歷相對角移位時獲得某一程度之密封。

然而，正如在將耐火鼓風管直接壓抵風口時一樣，不可能提供理想的密封。因此，在該熱鼓風空氣僅為富含氧之空氣的情況下，當前接受鼓風空氣之有限滲漏。然而，在實施較新廢氣再循環技術時，藉由熱鼓風空氣再注入此氣體。此廢氣實際上極為有害，且因此不可准許甚至最小程度之此等滲漏。甚至在習知鼓風爐中，現今出於更佳安全之原因而需要減少熱鼓風空氣滲漏。

本發明之一目的因此在於解決可存在於鼓風管與豎爐之風口之間的不合適密封之問題。本發明之另一目的在於提供鼓風管與風口之間的新穎密封連結系統，該系統適合於環繞鼓風管與風口之間的接頭之區域中可用之有限空間，該系統在風口彎頭之安裝期間不會引起任何額外應力，亦不會引起對用於風口彎頭之支撐及附接部件的任何改變。

依據此等目標，本發明提供豎爐(諸如，煉鋼鼓風爐)之風口與鼓風管之間的密封連結系統，其中鼓風管尖部被朝向風口之後端按壓，在風口上居中，同時仍保留相對於風口樞轉移動的自由度。根據本發明，此系統包含置放於鼓風管之尖部與風口之間且相對於該風口不動的添加之環形鼓風管底座，鼓風管尖部抵靠底座之後面而擱置，且不動墊圈置放於底座與風口之間以使得底座以密封方式抵靠風口的後面而擱置，且圍繞鼓風管尖部與底座之間的接觸區域配置之可變形密封套筒以密封方式一方面連結至底座，且另一方面連結至鼓風管。

為了解決上文所提及之問題，本發明提出一方面藉由可變形密封套筒提供鼓風管與其底座之間的補充密封，鼓風管及其底座能夠相對於彼此樞轉，且另一方面提供鼓風管底座與風口之間的密封，由於鼓風管底座相對於風口不動，故有可能形成該密封。

較佳地，環形凹槽形成於底座之前面上且密封墊圈置放於該凹槽中，以便壓抵風口之後面，同時藉由將風口彎 頭連結至爐之外部金屬壁的已知先前技術部件又將鼓風管壓抵其底座。根據另一特定配置，底座被容納於風口之後部上設置的容座中且在該容座中居中，且底座之前面抵靠藉由該容座之底壁構成的風口之平坦後面而擱置。

鼓風管底座較佳由鋼製成。與鼓風管接觸之底座之後面可具有圓錐形表面或實質上與鼓風管尖部的凸表面之形狀匹配的凹表面。以此方式，確保使鼓風管相對於其底座且因此相對於風口居中，且擱置於其底座上之鼓風管亦以類似於先前技術之鼓風管與風口之間的直接接觸之方式促成密封，但該密封接著根據本發明藉由密封套筒增強。

密封套筒較佳為波紋管補償器，波紋管補償器之一端部以密封方式(例如，藉由焊接)附接至鼓風管底座。補償器之另一端部以密封方式(同樣藉由焊接)直接附接至鼓風管之外部金屬壁或附接至添加至該金屬壁的凸緣。即使鼓風管尖部及底座將移動分開，鼓風管尖部與底座之間的密封仍將保留。

本發明亦提供煉鋼鼓風爐，其包含複數個風口及各自包含藉由如上文所定義之連結系統與風口相關聯的鼓風管之複數個風口彎頭。根據本發明之系統尤其意欲用於鼓風爐，該等鼓風爐包含用於將燃料氣體或再循環氣體或廢氣供應至風口之系統。該系統亦可用於具有習知設計之豎爐上。

本發明之其他獨特特徵及特性將藉由在下文參看附加 圖式藉由實例給出之兩個具體實例的詳細描述來揭示。

已經作出關於展示先前技術之圖1至圖3的說明。

圖4展示本發明之第一具體實例，其特徵在於存在位於鼓風管之尖部33與風口4之間的鼓風管底座5。鼓風管底座為位於風口4之後端上設置的圓柱形容座43中之環形鋼部分，且軸向地相對於風口居中。

圓形凹槽52設於底座之前面51中，且其收納意欲提供底座與風口之間的密封之墊圈53。

鼓風管底座5在其後面54上在鼓風管側上包含對應於鼓風管之尖部33的凸表面之凹球狀表面55，以便允許鼓風管及底座相對於彼此樞轉，同時維持該等元件之間的最佳可能的密封接觸。

波紋管補償器6以密封方式裝配於底座之後面54與同鼓風管之金屬壁31整合的凸緣34之間，且以同樣密封方式(典型地藉由焊接)與其連結。波紋管補償器由鋼製成，較佳由不鏽鋼製成。波紋管補償器典型地亦藉由焊接其端部而分別附接至底座及凸緣。附帶言之，可注意：因此可在總成之最終安裝之前藉由將鼓風管底座插入至風口容座43中來預組裝鼓風管及其底座。承載密封墊圈之鼓風管底座與波紋管補償器一起可在必要時替換為耐磨零件。

在鼓風管被朝向風口按壓時，如先前針對先前技術系統所指示，鼓風管底座之前面51抵靠形成容座43之底部的平坦後面44而擱置，且藉由墊圈53在該底座與風口之間提供密封。密封墊圈53無需必須由耐高溫之材料製成， 此係因為按已知方式，風口係用水來冷卻。此墊圈可為(例如)環狀聚矽氧墊圈或螺旋捲繞之不鏽鋼石墨墊圈。

圖5展示系統之變體具體實例。在此變體中，上面擱置有鼓風管尖部33之鼓風管底座之表面55'為截頭錐形表面，且波紋管補償器6藉由焊接而直接附接至鼓風管之金屬壁31。

1‧‧‧熱空氣爐腹風管

3‧‧‧空氣鼓風管

4‧‧‧風口

5‧‧‧環形鼓風管底座

6‧‧‧波紋管補償器

10‧‧‧風口彎頭

11‧‧‧下向流管

12‧‧‧肘管

13‧‧‧波紋管補償系統

21‧‧‧外部金屬壁

22‧‧‧內部耐火裏料

23‧‧‧上部連接桿

24‧‧‧橫向連接桿

31‧‧‧外部金屬壁/外壁

32‧‧‧耐火材料

33‧‧‧前端/鼓風管尖部

34‧‧‧凸緣

41‧‧‧截頭錐形壁

42‧‧‧風口固持器(或風口冷卻器)

43‧‧‧容座

44‧‧‧平坦後面

51‧‧‧前面

52‧‧‧環形凹槽

53‧‧‧不動墊圈/密封墊圈

54‧‧‧後面

55‧‧‧凹球面表面/後面

55'‧‧‧圓錐形表面/後面

圖1為根據先前技術之位置在鼓風爐之壁上的風口彎頭之整體截面圖；圖2為根據先前技術之特別展示如何藉由橫向連接桿保持鼓風管抵靠風口的風口彎頭之部分俯視圖；圖3為根據先前技術之鼓風管與風口之間的接觸區域之詳細截面圖；圖4為根據本發明之第一具體實例之鼓風管與風口之間的連結區域之截面圖；圖5為根據本發明之第二具體實例之鼓風管與風口之間的連結區域之截面圖。

3‧‧‧空氣鼓風管

4‧‧‧風口

5‧‧‧環形鼓風管底座

6‧‧‧波紋管補償器

31‧‧‧外部金屬壁/外壁

32‧‧‧耐火材料

33‧‧‧前端/鼓風管尖部

34‧‧‧凸緣

42‧‧‧風口固持器(或風口冷卻器)

43‧‧‧容座

44‧‧‧平坦後面

51‧‧‧前面

52‧‧‧環形凹槽

53‧‧‧不動墊圈/密封墊圈

54‧‧‧後面

55‧‧‧凹球面表面/後面

Claims (13)

1. 一種密封連結系統，其在諸如一煉鋼鼓風爐之一豎爐的一風口(4)與一空氣鼓風管(3)之間，其中該鼓風管之一尖部被朝向該風口之一後端按壓，該風口在該鼓風管上居中同時仍保留相對於該鼓風管樞轉移動的自由度，該密封連結系統特徵在於其包含鼓風管的一添加之環形的底座(5)，該底座(5)置放於該鼓風管之該尖部(33)與風口(4)之間且相對於該風口不動，該鼓風管尖部抵靠該底座之一後面(54)而擱置，且一不動墊圈(53)置放於該底座與該風口之間，使得該底座以密封方式抵靠該風口之一後面(44)而擱置，且圍繞該鼓風管尖部與該底座之間的接觸區域配置之一套筒(6)以密封方式連結至該底座及該鼓風管。
2. 如申請專利範圍第1項之連結系統，其中該底座(5)包含抵靠該風口之一平坦後面(44)而擱置的一前面(51)。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項之連結系統，其中該底座(5)位於該風口(4)之後部上設置的一容座(43)中且在該容座(43)中居中。
4. 如申請專利範圍第2項之連結系統，其中一環形凹槽(52)形成於該底座之該前面(51)上，且該密封墊圈(53)置放於該凹槽中。
5. 如申請專利範圍第1項之連結系統，其中該底座(5)係由鋼製成。
6. 如申請專利範圍第1項之連結系統，其中與該鼓風管 接觸之該底座之該後面(54)具有一圓錐形表面(55')。
7. 如申請專利範圍第1項之連結系統，其中與該鼓風管接觸之該底座之該後面(54)具有一凹球面表面(55)，該凹球面表面(55)與該鼓風管之該尖部的一球面凸表面匹配。
8. 如申請專利範圍第1項之連結系統，其中該密封套筒為一波紋管補償器(6)。
9. 如申請專利範圍第8項之連結系統，其中該套筒以密封方式藉由焊接附接至該鼓風管之該底座(5)。
10. 如申請專利範圍第8項之連結系統，其中該套筒以密封方式藉由焊接附接至該鼓風管之一外部金屬壁(31)。
11. 如申請專利範圍第8項之連結系統，其中該套筒以密封方式藉由焊接附接至添加至該鼓風管之一外部金屬壁(31)的一凸緣(34)。
12. 一種煉鋼鼓風爐，其包含複數個風口(4)及各自包含藉由如申請專利範圍第1至11項中任一項之一連結系統與一風口(4)相關聯的一鼓風管(3)之複數個對應風口彎頭(10)。
13. 如申請專利範圍第12項之煉鋼鼓風爐，其包含用於將燃料氣體或再循環氣體供應至該等風口之一系統。