DE2608589B1 - Blast furnace tuyere with long service life - uses closed circuit employing continuous evapn. and condensn. of coolant - Google Patents
Blast furnace tuyere with long service life - uses closed circuit employing continuous evapn. and condensn. of coolantInfo
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Abstract
Description
Allen diesen bisher bekannten Blasformen und damit All of these previously known blow molds and thus
zusammenhängenden Kühlanordnungen haftet der gemeinsame Nachteil an, daß mit der darin angeordneten Kühlung kein befriedigender Kühleffekt erzielt wird.related cooling arrangements have the common disadvantage, that no satisfactory cooling effect is achieved with the cooling arranged therein.
Die Blasformen, insbesondere ihre Blasköpfe, unterliegen wegen der an ihnen auftretenden besonders hohen thermischen Belastungen einem Verschleiß, so daß sie in kurzen Zeitabständen durch neue Blasformen ersetzt werden müssen. Das heißt, mit den bisherigen Kühlanordnungen werden mit damit ausgerüstete Blasformen nur unzureichende Standzeiten erreicht.The blow molds, especially their blow heads, are subject to particularly high thermal loads that occur on them, wear and tear, so that they have to be replaced by new blow molds at short intervals. That is, with the previous cooling arrangements are equipped with blow molds only insufficient service life achieved.
Dadurch ist ein häufiges Auswechseln dieser korrodierten Blasformen notwendig, woraus ein relativ großer wirtschaftlicher Nachteil resultiert.As a result, these corroded blow molds have to be changed frequently necessary, which results in a relatively large economic disadvantage.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, die Blasformen mit einer Kühlanordnung derart auszugestalten, daß sie dadurch von den hohen thermischen und damit indirekten mechanischen Einflüssen möglichst für einen längeren, bisher nicht erreichbaren Zeitraum unbeeinflußt bleiben. Die Kühlung der Blasformen sollte dabei optimal sein, wodurch eine Standzeiterhöhung auf ein überdurchschnittliches Maß angehoben und damit eine Kostenminderung erreicht werden sollte. Außerdem sollte die Dicke der Außenwand der Blasform so bemessen sein, daß sie einerseits den mechanischen Schutz gewährleistet, andererseits aber das Wärmeproblem nicht stört bzw. behindert. Based on this, it is the object of the invention to use the blow molds to design a cooling arrangement in such a way that it is protected from the high thermal and thus indirect mechanical influences, if possible for a longer period, so far non-attainable period remain unaffected. The cooling of the blow molds should be be optimal, thereby increasing the service life to an above-average one Level increased and thus a cost reduction should be achieved. Also should the thickness of the outer wall of the blow mold must be dimensioned so that they on the one hand the mechanical Protection guaranteed, but on the other hand the heat problem does not disturb or hinder.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Struktur zwischen ihren den Schmelzraum und Blasstrom zugewandten Innenwänden einen Dampfraum bildet und nach diesem hin offen ist und daß in die Struktur auf der Seite der Blasstromzufuhr Zuleitungen münden und der Dampfraum mit einem Kondensator verbunden ist, wobei Zuleitung, Struktur, Dampfraum, Kondensator und eine Rückführleitung, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Behälters und bzw. oder einer Pumpe, einen geschlossenen Kreislauf für ein Kühlmedium bilden. According to the invention the object is achieved in that the Structure between its inner walls facing the melting chamber and blow stream Forms vapor space and after this is open and that in the structure on the side The blown current supply lines open and the vapor space is connected to a condenser is, where supply line, structure, vapor space, condenser and a return line, possibly with the interposition of a container and / or a pump, form a closed circuit for a cooling medium.
Um zu gewährleisten, daß ständig Flüssigkeit in den Bereich der wärmebeaufschlagten Wand zugeführt wird, muß die Struktur hinsichtlich ihrer Dicke so bemessen sein, daß die Kanäle von der Struktur vollkommen umgeben bzw. darin eingebettet sind. To ensure that liquid is constantly in the area of the heat-loaded Wall is fed, the structure must be dimensioned in terms of its thickness so that that the channels are completely surrounded by the structure or embedded therein.
In der weiteren Ausbildung sieht die Erfindung vor, daß der Dampfraum ringförmig ausgebildet ist und daß er aus einer Anzahl von im wesentlichen parallel zur Achse der Blasform ausgerichteten Kanälen besteht. In the further development, the invention provides that the steam space is annular and that it consists of a number of substantially parallel there are channels aligned with the axis of the blow mold.
Wesentlich ist dabei, daß diese Kanäle am Umfang der Blasform verteilt sind, wodurch eine gleichmäßige Flüssigkeitszufuhr an jeder Stelle des Blasformkörpers bzw. dessen Wandung gewährleistet ist. An besonders kritischen Stellen können mehrere Kanäle angeordnet sein. Weitere Merkmale bestehen darin, daß die Struktur von Kanälen durchzogen bzw. durchsetzt ist, wovon ein Teil der Kanäle mit der Zuleitung und ein Teil der Kanäle mit dem Kondensator verbunden ist und daß die Kanäle im wesentlichen parallel zur Achse der Blasform angeordnet bzw. ausgerichtet sind. Ferner ist vorgesehen, daß die Struktur im unteren Bereich der Blasform vom Kondensat überflutet ist bzw. sich dort ein Kondensatsumpf bildet und daß die Struktur von im wesentlichen radial zur Achse der Blasform angeordneten und in den Dampfraum mündenden Kanälen durchzogen bzw. durchsetzt ist. Außerdem sind wenigstens Teile des Kondensators innerhalb des vom Mantel umschlossenen Raumes angeordnet. Schließlich ist zwischen der Struktur und der Innenwand des den Blasstrom abgrenzenden Mantels ein im wesentlichen zylinderförmiger Raum angeordnet und als innerer Kondensator ausgebildet. Vorteilhafterweise besteht die Struktur aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff und das von der Struktur, dem Dampfraum, den Kanälen und dem Kondensator gebildete Volumen ist gegenüber der äußeren Atmosphäre offen oder geschlossen.It is essential that these channels are distributed around the circumference of the blow mold are, whereby an even supply of liquid at every point of the blow molding or its wall is guaranteed. Several Channels be arranged. Further characteristics are that the structure of channels is traversed or penetrated, of which part of the channels with the supply line and part of the channels is connected to the capacitor and that the channels are essentially are arranged or aligned parallel to the axis of the blow mold. It is also provided that that the structure in the lower area of the blow mold is flooded with condensate or A condensate sump is formed there and that the structure is essentially radial arranged to the axis of the blow mold and traversed channels opening into the steam space or is interspersed. In addition, at least parts of the capacitor are within the arranged by the jacket enclosed space. Finally is between the structure and the inner wall of the jacket defining the blowing stream is a substantially cylindrical one Space arranged and as an interior Capacitor formed. Advantageously, there is the structure made of a material that conducts heat well and that of the structure, the The volume formed by the vapor space, the channels and the condenser is opposite to the outer Open or closed atmosphere.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin. daß durch Anordnung einer porösen Struktur auf der Innenseite einer optimal dünnen Blasformwand (vorzugsweise Kupfer) eine Vergrößerung der Verdampfungsoberfläche und dadurch eine intensive Verdampfungskühlung erreicht wird. Durch den Aufbau bzw. die Anordnung der einzelnen Komponenten Blasform, kapillare Struktur, Kondensator und Leitungen ist ein geschlossener Kreislauf gegeben, wodurch Verschmutzungen und Ablagerungen darin praktisch ausgeschlossen sind. The advantages that can be achieved with the invention are in particular in this. that by arranging a porous structure on the inside one is optimal thin blow mold wall (preferably copper) increases the evaporation surface and thereby an intensive evaporative cooling is achieved. Through the structure or the arrangement of the individual components: blow mold, capillary structure, condenser and lines is given a closed circuit, eliminating pollution and Deposits in it are practically excluded.
Außerdem ist es damit möglich, den Kondensator an eine auszuwählende Stelle hinter die Blasform zu legen; gegebenenfalls auch auf einem gegenüber der Blasform höheren Niveau. Ferner wird aus der Relation von relativ kleiner Verdampfungsfläche zu relativ großer Kondensations- und Konvektions-Kühlzone eine optimale Heizflächentransformation erzielt. Dadurch wird erreicht, daß die Konvektionskühlung an genügend großer Fläche wirksam wird.It is also possible to connect the capacitor to a selected one Place behind the blow mold; possibly also on one opposite the Blow mold higher level. Furthermore, the relation becomes a relatively small evaporation area an optimal heating surface transformation for a relatively large condensation and convection cooling zone achieved. This ensures that the convection cooling on a sufficiently large area takes effect.
Um die Blasform zu kühlen, wird ein Wärmeträger (z. B. Wasser) aus einer innerhalb an der Wand der Blasform angeordneten Kapillarstruktur (zB. Netz-oder Sintermaterial) ausgedampft. Dabei strömt der aus der Struktur tretende Dampf durch einen Dampfraum in einen Kondensator, wo er dort seine Verdampfungswärme an eine Kühlflüssigkeit (z. B. Wasser) abgibt. Der Rücktransport des Kondensats erfolgt durch Kapillarkräfte, Schwerkraft oder Zwangsumlauf. Bei einem solchen in einem geschlossenen Kreislauf ablaufenden Prozeß ist es wesentlich, daß keine nicht kondensierbaren Gase in den Dampfraum eindringen. Der wichtigste Teil der Blasform ist eine gut ausgebildete Kapillarstruktur, die aus einer porösen bzw. Kapillar-Schicht (z. B. Sintermaterial, feine Netze u. a) besteht und in inniger Verbindung mit einer optimal dünnen Blasformwandung aus Kupfer steht. Innerhalb dieser Kapillarstruktur wird eine bestimmte Menge Wärmeenergie gespeichert, die bei Verdampfung immer wieder nachgefördert wird. Der gespeicherte Wärmeträger bewirkt, daß bei instationärer Wärmezufuhr (z. B. durch flüssiges Eisen oder Schlacke) kurzzeitig höhere Wärmestromdichten zugelassen werden können, ohne daß eine Beschädigung der Blasform auftritt Der als offener ringförmig ausgebildete oder als aus einzelnen Röhren bestehende Dampfraum steht mit einem innerhalb oder außerhalb der Blasform angeordneten Kondensator in Verbindung. Die Rückführung des Kondensats bzw. der flüssigen Phase erfolgt durch in die Kapillarstruktur bzw. Sinterschicht implizierte Röhren oder eingesinterte Kanäle. Sie ermöglichen eine gute Verteilung des Wärmeträgers über die gesamte Kapillarstruktur. A heat transfer medium (e.g. water) is used to cool the blow mold a capillary structure arranged inside on the wall of the blow mold (e.g. network or Sintered material) evaporated. The steam emerging from the structure flows through it a vapor space into a condenser, where it transfers its heat of vaporization to a Releases coolant (e.g. water). The condensate is transported back by capillary forces, gravity or forced circulation. With one in one closed loop process, it is essential that no non-condensable Gases penetrate into the vapor space. The most important part of the blow mold is a good one formed capillary structure, which consists of a porous or capillary layer (e.g. Sintered material, fine nets, a) and in close connection with an optimal thin blow mold wall made of copper. Within this capillary structure is a certain amount of thermal energy is stored, which is repeatedly used when evaporating is funded. The stored heat transfer medium causes the unsteady Heat supply (e.g. by liquid iron or slag) briefly higher heat flux densities can be admitted without damage to the blow mold occurring more open, ring-shaped or as a vapor space consisting of individual tubes stands with a capacitor arranged inside or outside the blow mold Link. The condensate or the liquid phase is returned through Tubes implied or sintered into the capillary structure or sintered layer Channels. They allow a good distribution of the heat transfer medium over the entire capillary structure.
Folgend ist ein Ausführungsbeispiel beschrieben und durch Skizzen erläutert: F i g. 1 zeigt eine Blasform mit Kapillarstruktur und ringförmig ausgebildetem Dampfraum und nachgeordnetem Kondensator; F i g. 2 zeigt Schnitthälften durch eine Blasform, wobei die Schnitthälfte a) einen ringförmigen Dampfraum mit in der Struktur längs der Blasformwand angeordneten Zuführungskanälen und b) eine ringförmige Kapillarstruktur mit darin implizierten Kanälen für die Zu- und Abfuhr der flüssigen und Dampf-Phase. An exemplary embodiment is described below and by means of sketches explained: F i g. 1 shows a blow mold with a capillary structure and a ring-shaped one Steam room and downstream condenser; F i g. 2 shows cut halves through a Blow mold, with the cut half a) having an annular vapor space in the structure feed channels arranged along the blow mold wall and b) a annular capillary structure with channels implied therein for supply and discharge the liquid and vapor phase.
In F i g. 1 ragt eine schematisch im Schnitt dargestellte Blasform 1 durch eine Ofenwand 2 in einen Schmelzraum 3 und wird durch eine Schutzwand 4 gegen thermische und mechanische Einflüsse zum Schmelzraum 3 hin geschützt. Die Blasform 1 besteht aus einem den Schmelzraum 3 und Blasstrom 5 begrenzenden druckdichten und gut wärmeleitendem Mantel bzw. einer Wand 6 (z. B. Kupfer) auf dessen bzw. In Fig. 1 protrudes a blow mold shown schematically in section 1 through a furnace wall 2 into a melting chamber 3 and is passed through a protective wall 4 Protected against thermal and mechanical influences towards the melting chamber 3. the Blow mold 1 consists of a pressure-tight delimiting the melt space 3 and blow stream 5 and a well-thermally conductive jacket or a wall 6 (e.g. copper) on its or
deren Innenfläche eine mit ihr innig verbundene kapillare Struktur 7 angeordnet ist. Die Struktur 7 ist derart ausgestaltet, daß sie zwischen ihren dem Schmelzraum 3 und Blasstrom 5 zugewandten Innenwänden bzw. -flächen 8 einen ringförmigen Dampfraum 9 bildet und nach diesem hin offen ist. Auf der Seite der Zufuhr des Blasstromes 5 ist eine kranzförmige Zuleitung 10 angeordnet, von der Leitungen 11 führen, die in Zuführkanäle 12 münden und die in der Struktur 7 impliziert sind. Diese Zuführkanäle 12 stehen mit der kapillaren Struktur 7 in Verbindung von der, je nach Ausbildung der Struktur 7, Rückführkanäle 13 (s.whose inner surface has an intimately connected capillary structure 7 is arranged. The structure 7 is designed such that between their the inner walls or surfaces 8 facing the melting chamber 3 and blow stream 5 forms annular vapor space 9 and is open towards this. On the side of the Supply of the blow stream 5 is a ring-shaped feed line 10 is arranged from which Lead lines 11 which open into feed channels 12 and which are implied in the structure 7 are. These feed channels 12 are in connection with the capillary structure 7 which, depending on the design of the structure 7, return channels 13 (s.
F i g.2b) in den Dampfraum 9 bzw. in einen daran angeschlossenen Kondensator 14 münden. Die kranzförmige Zuleitung 10 ist mit einer Leitung 15 verbunden, die an einem darüber angeordneten Behälter 16 angeschlossen ist. An der zur Blasform 1 tiefst gelegenen Stelle des Kondensators 14 ist eine Leitung 17 mit einer zwischengeschalteten Pumpe 18 angeschlossen, die zum Behälter 16 führt. Der Kondensator 14 wird auf seiner gekühlten Seite 19 über die Zu- und Abführleitungen 20, 20' von einem Kühlmedium (z. B.F i g.2b) in the vapor space 9 or in a condenser connected to it 14 open. The ring-shaped supply line 10 is connected to a line 15 which is connected to a container 16 arranged above. At the one to the blow mold 1 lowest point of the capacitor 14 is a line 17 with an interposed one Pump 18 connected, which leads to container 16. The capacitor 14 is on his cooled side 19 via the supply and discharge lines 20, 20 'of a cooling medium (e.g.
Wasser) durchflossen.Water) flowed through.
Zur Kühlung der Blasform 1 tritt das vom Behälter 16 durch die Leitung 15 in die kranzförmige Zuleitung 10 fließende Kühlmedium (z. B. Wasser) über die Leitungen 11 in die Zuführkanäle 12 (s. F i g. 2a und 2b). Durch den vom Schmelzraum 3 über die Schutzwand 4 und vom Blasstrom 5 und dem bzw. der dort angrenzenden Mantel bzw. Wand 6 gehenden Wärmestrom wird die im Inneren der Blasform 1 längs ihrer Innenflächen 8 angeordnete kapillare Struktur 7 wärmebeaufschlagt bzw. aufgeheizt. Das durch die Zuführkanäle 12 in die kapillare Struktur 7 strömende Kühlmedium wird dabei erhitzt und in Dampf umgewandelt. Dieser so entstehende Dampf strömt aus der offenen Seite der Struktur 7 (s. Richtungspfeile) in den Dampfraum 9 bzw. In order to cool the blow mold 1, this occurs from the container 16 through the line 15 cooling medium (e.g. water) flowing into the ring-shaped supply line 10 via the Lines 11 into the supply channels 12 (see Figs. 2a and 2b). Through the one from the melting room 3 over the protective wall 4 and from the blow stream 5 and the jacket or jacket adjoining there or wall 6 going heat flow is the inside the blow mold 1 along its inner surfaces 8 arranged capillary structure 7 subjected to heat or heated. That through the supply channels 12 in the capillary structure 7 flowing cooling medium is thereby heated and converted into steam. This resulting steam flows out of the open Side of structure 7 (see directional arrows) into steam space 9 or
die Rückführkanäle 13 (s. auch F i g. 2a und 2b), von wo er zurück in den Kondensator 14 strömt und dort durch Wärmetausch mit dem die gekühlte Seite 19 des Kondensators 14 durchströmenden Kühlmedium kondensiert. Dabei sammelt sich das Kondensat an der gegenüber dem unteren Teil der Blasform 1 tiefer gelegenen Stelle des Kondensators 14. Über eine dort angeschlossene Leitung 17 und dazwischengeschaltete Pumpe 18 wird das Kondensat zurück in den mit der Leitung 17 verbundenen Behälter 16 gefördert.the return channels 13 (see also Figs. 2a and 2b), from where it returns flows into the condenser 14 and there by heat exchange with the cooled side 19 of the condenser 14 condensing cooling medium flowing through. It collects the condensate on the lower than the lower part of the blow mold 1 Place of the capacitor 14. Via a line 17 connected there and connected in between Pump 18 returns the condensate to the container connected to line 17 16 funded.
In F i g. 2a und 2b sind zwei Schnitthälften durch eine Blasform 1 dargestellt. Davon zeigt die Hälfte a den dem Schmelzraum 3 einerseits und dem Blasstrom 5 andererseits zugewandten massiven gut wärmeleitenden Mantel bzw. die Wand 6, an dessen bzw. deren Innenfläche die wandförmige kapillare Struktur 7 anliegt. Zwischen diesen Strukturwänden 7 liegt der Dampfraum 9. Die Strukturwände 7 sind durchzogen von axial angeordneten Zuführkanälen 12 für die flüssige Phase und von radial angeordneten Kanälen 21 für die Dampfphase des Kühlmediums. In Fig. 2a and 2b are two cut halves through a blow mold 1 shown. Half of this shows the melting chamber 3 on the one hand and the Blow stream 5 on the other hand facing massive, highly thermally conductive jacket or the Wall 6, on the inner surface of which the wall-shaped capillary structure 7 rests. The steam space 9 is located between these structural walls 7. The structural walls 7 are traversed by axially arranged feed channels 12 for the liquid phase and by radially arranged channels 21 for the vapor phase of the cooling medium.
Demgegenüber zeigt die Hälfte b den Mantel bzw. die Wand 6 mit der dazwischen angeordneten ringförmigen kapillaren Struktur 7, in die axial angeordnete, im Querschnitt von einander unterschiedliche Zuführ- und Rückführkanäle 12 und 13 impliziert sind. Davon sind die im Querschnitt kleiner gehaltenen Zuführkanäle 12 für die flüssige Phase, die im Querschnitt größeren Rückführkanäle 13 für die Dampfphase. In contrast, the half b shows the jacket or the wall 6 with the annular capillary structure 7 arranged in between, into the axially arranged, Feed and return channels 12 and 13 which differ from one another in cross section are implied. Of these, the feed channels 12 are kept smaller in cross section for the liquid phase, the return channels 13, which are larger in cross-section, for the vapor phase.
Das zunächst von den Zuführkanälen 12 in die Struktur 7 strömende flüssige Kühlmedium wird von der Struktur erhitzt und verdampft und strömt als Dampf über die offene Kapillarstruktur in die Rückführkanäle 13. Von dort strömt der darin gesammelte Dampf weiter zum Kondensator 14 (gemäß Fig. 1). The first flowing from the supply channels 12 into the structure 7 liquid cooling medium is heated and evaporated by the structure and flows as vapor Via the open capillary structure into the return channels 13. From there the flows therein collected steam on to the condenser 14 (as shown in FIG. 1).
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DE19762608589 DE2608589C2 (en) | 1976-03-02 | 1976-03-02 | Cooled blow mold for blast furnaces |
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DE2608589C2 DE2608589C2 (en) | 1978-03-02 |
Family
ID=5971332
Family Applications (1)
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DE19762608589 Expired DE2608589C2 (en) | 1976-03-02 | 1976-03-02 | Cooled blow mold for blast furnaces |
Country Status (1)
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DE (1) | DE2608589C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2451944A1 (en) * | 1979-03-19 | 1980-10-17 | Carblox Ltd | NOZZLES PROVIDED WITH A PARTICULAR COOLING SYSTEM, AND HIGH STOVE PROVIDED WITH NOZZLES OF THIS TYPE |
FR2481320A1 (en) * | 1980-04-24 | 1981-10-30 | Carblox Ltd | MANUFACTURE OF HIGH-FURNACE TUBING HOSES WITH IMPROVED COOLING MEANS |
-
1976
- 1976-03-02 DE DE19762608589 patent/DE2608589C2/en not_active Expired
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR2451944A1 (en) * | 1979-03-19 | 1980-10-17 | Carblox Ltd | NOZZLES PROVIDED WITH A PARTICULAR COOLING SYSTEM, AND HIGH STOVE PROVIDED WITH NOZZLES OF THIS TYPE |
FR2481320A1 (en) * | 1980-04-24 | 1981-10-30 | Carblox Ltd | MANUFACTURE OF HIGH-FURNACE TUBING HOSES WITH IMPROVED COOLING MEANS |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE2608589C2 (en) | 1978-03-02 |
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