用于竖炉的风口与热鼓风进入管口之间的密封连接系统、以及包括该系统的炼钢鼓风炉的制作方法
【专利摘要】一种诸如炼钢鼓风炉的竖炉的风口(4)与鼓风进入管口(3)之间的密封连接系统，其中管口的末端被挤压而抵靠风口的后端，管口的末端在风口的后端上居中并同时仍保持相对于风口的后端的枢转运动的自由度，其特征在于，该密封连接系统包括：附加的环形管口支座(5)，该支座设置在管口的末端(33)与风口(4)之间并且相对于所述风口固定在位，管口的末端抵靠支座的后表面(55，55')，并且在支座与风口之间设置有固定的密封件(53)，这样使得支座以密封的方式抵靠风口的后表面(44)；以及套管(6)，该套管围绕管口的末端与支座之间的接触区域布置，以密封的方式连接于支座且连接于管口。
【专利说明】用于竖炉的风口与热鼓风进入管口之间的密封连接系统、以及包括该系统的炼钢鼓风炉
[0001]本发明的领域
[0002]本发明涉及一种用于竖炉(诸如炼钢鼓风炉)的在风口与热空气鼓风管之间的密封连接系统。本发明还涉及一种包括该系统的炼钢鼓风炉。
[0003]本发明的背景
[0004]传统地，预热后的空气通过组件被注入到竖炉中，所述组件被称为风口弯头(tuyere stock,风口支管)，其提供热空气环管与风口之间的连接、安装在炉壁中，其通入炉身中。通常，如图1中所示，风口弯头10由多个单独的元件构成，所述单独的元件中的每一个元件均包括外部金属护罩和内部耐火衬里。
[0005]风口弯头10包括:
[0006]-从热空气环管I倾斜地向下延伸的下降管(downpipe)11,
[0007]-弯管12
[0008]-鼓风管3，具有基本上水平的轴线，刚性地附接于弯管，鼓风管的前端保持与风口 4的后端相接触。
[0009]由内部水循环所冷却的铜风口 4被装配在风口支架、或风口冷却器42中，所述风口支架或风口冷却器附接于鼓风炉的金属壁21并且延伸穿过该壁的内部耐火衬里22。
[0010]鼓风管3包括钢的外壁31，该外壁的内部衬有耐火材料32。如图2和3所示，外壁朝向鼓风管的前端或末端(tip,尖端)33延伸以形成球形(spherically shaped)的壁，所述球形的壁可旋转地抵靠形成在风口 4的后端上的截头锥形壁41。
[0011]风口弯头通过铰接连接杆(tie rod)而被支撑在炉的外部金属壁21上，铰接连接杆诸如为上部连接杆23和横向连接杆24，所述横向连接杆使鼓风管保持抵靠风口。这些连接杆向风口弯头组件提供某一运动的自由度，以便吸收炉壁的热变形和风口弯头的各个元件的热变形，这些热变形不可避免地引起温度的波动。
[0012]在不管上述变形为多少的情况下，为了提供各个元件之间的密封，已知的是使用波纹管补偿系统13，该系统使得能够在两个元件之间的连接处吸收相对运动(不论是涉及轴向位移还是枢转)，同时仍保持密封，连接杆提供由波纹管补偿器接合的元件之间的机械连接。这种补偿器系统例如在EP O 453 739中描述，并且通常用于提供环管与风口弯头之间的密封，并且也可用在空气下降管与附接有鼓风管的弯管之间。
[0013]考虑到还必须在鼓风管的末端与风口之间的接合部处提供最好的可能密封，这种补偿器系统均更有利于向风口弯头提供一定的变形能力，恰好在所述接合部处，所述系统由于接合部的环境中的特定构造而不能使用、定位在炉的耐火壁的厚度中。因此，通过以下方式简单地提供接合部，即，所述鼓风管的末端仅在由风口弯头的重量产生的力以及由将风口弯头连接于炉的外部金属壁的铰接连接杆24所施加的张力的作用下而以居中的方式抵靠风口的后端。为了允许热变形(该热变形可能在鼓风管与风口之间产生角度偏移)，鼓风管的末端具有凸出球形表面，该凸出球形表面与形成在风口的后端上的对应的截头锥形表面或凸出表面相接触。通过鼓风管的外部钢壁的端部形成鼓风管的末端的球形表面。风口通常由铜制成。
[0014]这种在鼓风管与风口之间形成球接合连接的布置方式使得可简单地通过鼓风管抵靠风口来确保鼓风管在风口上居中，并且鼓风管的钢与风口的铜之间的金属对金属(metal-on-metal)接触使得可在它们相对的角位移期间保持它们之间的基本上线性的接触，并且因此保持鼓风管与风口之间的一定程度的密封。
[0015]US 3545736还公开了一种系统，其中，在管状金属护套与鼓风管的耐火部分之间设置有环形空间。护套包括被放置成抵靠风口且能够抵靠风口进行枢转的第一端，并且护套通过风口弯头的弯管被挤压而抵靠风口，所述弯管自身以密封的方式抵靠外套的第二端。这种布置方式的目的是通过允许热气体经由保持在风口弯头的弯管与鼓风管之间的轴向间距而进入所述环形空间，来限制鼓风管的耐火部分的外部与内部之间的温度差。在该系统中，当护套的第一端和风口经受相对角位移时，也可在护套的第一端与风口之间获得一定程度的密封。
[0016]但是，正如当耐火鼓风管被挤压而直接抵靠风口时，这也不可能用来提供完美的密封。因此，只要所述热鼓风空气是仅富含氧气的空气，当前可接受鼓风空气的有限泄漏。但是，当执行更新的燃料气体(fuel gas，烟气)再循环技术时，该气体被重新注入热鼓风空气。该燃料气体实际上是非常危险的，因而不能允许甚至最低水平的这种泄漏。即使在传统的鼓风炉中，为了更好的安全性，目前也期望减少热鼓风空气泄漏。
[0017]本发明的目的
[0018]因此，本发明的一个目的是为了解决可能存在于竖炉的鼓风管与风口之间的不充分密封的问题。本发明的另一个目的是提供一种新颖的鼓风管与风口之间的密封连接系统，其适合于包围鼓风管与风口之间的接合部的区域中的可用的有限空间，其在风口弯头的安装期间不产生任何附加的应力，也不会对用于风口弯头的支撑和附接装置进行任何改变。
[0019]鉴于这些目的，本发明提供一种竖炉(诸如炼钢鼓风炉)的风口(tuyere，鼓风口)与鼓风管之间的密封连接系统，其中鼓风管的末端朝向风口的后端被挤压，鼓风管的末端在风口上居中(centred,定中心)，冋时仍保持相对于风口的后端的枢转运动的自由度。根据本发明，该系统包括:附加的环形鼓风管支座，该支座设置在鼓风管的末端与风口之间并且相对于风口固定(immobile),鼓风管的末端抵靠支座的后面,并且在支座与风口之间设置有固定的垫圈，这样使得支座以密封的方式抵靠风口的后面；以及能变形的密封套管，围绕鼓风管的末端与支座之间的接触区域布置，以密封的方式一方面连接于支座、并且另一方面连接于鼓风管。
[0020]本发明的总体说明
[0021]为了解决上述问题，一方面，本发明建议提供鼓风管与其支座之间的补充密封，鼓风管与其支座能够通过能变形的密封套管而相对于彼此枢转，并且另一方面，本发明建议提供鼓风管支座与风口之间的密封，可由于相对于风口固定的鼓风管支座而形成所述密封。
[0022] 优选地，所述支座的前面上形成有环形凹槽，并且所述凹槽中设置有密封垫圈，以便当鼓风管通过将风口弯头连接于炉的外部金属壁的已知现有技术装置而被进而挤压抵靠其支座时，该密封垫圈被挤压抵靠风口的后面。根据另一特定的布置中，支座被容纳于设置于风口的后部上的容纳部中且该支座在容纳部中居中，并且支座的前面抵靠风口的由所述容纳部的底壁构成的平坦后面。
[0023]鼓风管支座优选地由钢制成。支座的与鼓风管接触的后面可具有与鼓风管末端的凸出表面的形状基本匹配的锥形表面或凹入表面。以这种方式，确保了鼓风管相对于其支座的居中，并且因此确保了鼓风管相对于风口的居中，并且搁置于鼓风管支座上的鼓风管还以类似于现有技术的鼓风管与风口之间的直接接触的方式而有助于密封，但是根据本发明的所述密封进而通过密封套管而被增强。
[0024]密封套管优选地为波纹管补偿器，波纹管补偿器的一端例如通过焊接而以密封的方式附接于鼓风管支座。补偿器的另一端同样地通过焊接而以密封的方式直接附接于鼓风管的外部金属壁、或附接于附加至所述金属壁的凸缘。即使鼓风管末端和支座要移动分开，它们之间的密封也将被保持。
[0025]本发明还提供了一种炼钢鼓风炉，其包括多个风口和多个风口弯头，每个风口弯头均包括如上面所限定的连接系统而与风口相关联的鼓风管。根据本发明的系统特别旨在用于包括用于将燃料气体或再循环气体供应到风口的系统的鼓风炉。其还可以用在传统设计的竖炉上。
[0026]附图的简要说明
[0027]参考所附附图，本发明的其它区别特点和特征将由通过实例在下面给出的两个实施例的详细说明来揭示，在附图中:
[0028]图1:是根据现有技术的就位于鼓风炉的壁上的风口弯头的总体截面图；
[0029]图2:是风口弯头的局部顶视图，特别地示出了根据现有技术如何通过侧向连接杆将鼓风管保持抵靠风口；
[0030]图3:是根据现有技术的位于鼓风管与风口之间的接触区域的详细截面图；
[0031]图4:是根据本发明第一实施例的位于鼓风管与风口之间的连接区域的截面图；
[0032]图5:是根据本发明第二实施例的位于鼓风管与风口之间的连接区域的截面图。
[0033]优选实施方式的说明
[0034]已经针对示出了现有技术的图1至3提出了意见。
[0035]图4示出了本发明的第一实施例，它的特征在于存在位于鼓风管的末端33与风口4之间的鼓风管支座5。鼓风管支座为环形的钢部件，其位于设置在风口 4的后端上的圆柱容纳部43中，并且与风口轴向地对中。
[0036]圆形凹槽52设置在支座的前面51中，并且接收容纳垫圈53，该垫圈旨在提供支座与风口之间的密封。
[0037]鼓风管支座5包括位于其后面54上的且处于鼓风管一侧上的凹入球形表面55，该凹入球形表面对应于鼓风管33的末端的凸出表面，以便允许鼓风管和支座相对于彼此枢转，同时保持所述元件之间的最好的可能密封接触。
[0038]波纹管补偿器6以密封的方式安装在支座的后面54与凸缘34之间，所述凸缘与鼓风管的金属壁31形成整体并且以同样的密封方式(通常地通过焊接)连接于所述金属壁。波纹管补偿器由钢制成，优选由不锈钢制成。波纹管补偿器通常通过其分别被焊接于支座和焊接至凸缘的端部而被附接。附带地可注意的是，结果，鼓风管和其支座可在组件的最终安装之前通过将鼓风管支座插入于风口容纳部43中而被预组装。如果需要，连同波纹管补偿器一起支承密封垫圈的鼓风管支座可以作为磨损部件而被更换。
[0039]当将鼓风管朝向风口挤压时，如前面对于现有技术系统所描述的，鼓风管支座的前面51抵靠用于形成容纳部43底部的平坦后面44，并且所述支座与风口之间通过垫圈53提供密封。密封垫圈53不需要必须由耐高温的材料制成，因为在已知的方式中，风口用水冷却。垫圈例如可以是环形的硅树脂垫圈或螺旋卷绕的不锈钢-石墨垫圈。
[0040]图5不出了系统的变型实施例。在该变型中,鼓风管支座的搁置有鼓风管末端33的表面55’为截头 锥形表面，并且波纹管补偿器6通过被直接焊接于鼓风管的金属壁31而被附接。
【权利要求】
1.一种诸如炼钢鼓风炉的竖炉的风口(4)与空气鼓风管(3)之间的密封连接系统，其中所述鼓风管的末端朝向所述风口的后端被挤压，所述鼓风管的末端在所述风口的后端上居中并同时仍保持相对于所述风口的后端的枢转运动的自由度， 其特征在于，所述连接系统包括:附加的环形鼓风管支座(5)，所述支座设置在所述鼓风管的所述末端(33)与所述风口(4)之间并且相对于所述风口固定，所述鼓风管的末端抵靠所述支座的后表面(55，55’)，并且在所述支座与所述风口之间设置有固定的垫圈(53)，这样使得所述支座以密封的方式抵靠所述风口的后表面(44);以及套管(6)，该套管围绕所述鼓风管的末端与所述支座之间的接触区域布置，以密封方式连接于所述支座且连接于所述鼓风管。
2.根据权利要求1所述的连接系统，其中，所述支座(5)包括抵靠所述风口的平坦后表面(44)的前表面(51)。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的连接系统，其中，所述支座(5)被定位于设置在所述风口(4)的后部上的容纳部(43)中且所述支座在所述容纳部中居中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的连接系统，其中，所述支座的所述前表面(51)上形成有环形凹槽(52)，并且所述密封垫圈(53)设置在所述凹槽中。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的连接系统，其中，所述支座(5)由钢制成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的连接系统，其中，所述支座的与所述鼓风管相接触的后表面(54)具有锥形表面(55’)。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的连接系统，其中，所述支座的与所述鼓风管相接触的后表面(54)具有凹入球形表面(55)，所述凹入球形表面与所述鼓风管的所述末端的球形凸出表面相匹配。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的连接系统，其中，所述密封套管是波纹管补偿器(6)。
9.根据权利要求8所述的连接系统，其中，所述套管通过焊接于所述鼓风管的所述支座(5)而以密封方式被附接。
10.根据权利要求8所述的连接系统，其中，所述套管通过焊接于所述鼓风管的外部金属壁(31)而以密封方式被附接。
11.根据权利要求8所述的连接系统，其中，所述套管通过焊接于附加到所述鼓风管的外部金属壁(31)的凸缘(34)而以密封方式被附接。
12.—种炼钢鼓风炉，包括多个风口(4)和多个对应的风口弯头(10)，每个所述风口弯头均包括通过根据前述权利要求中任一项所述的连接系统而与风口(4)相关联的鼓风管⑶。
13.根据权利要求12所 述的炼钢鼓风炉，包括用于将燃料气体或再循环气体供应到所述风口的系统。
【文档编号】F27B1/16GK103930572SQ201280055368
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2012年11月6日 优先权日:2011年11月9日
【发明者】保罗·托克尔特, 埃米尔·洛纳尔迪, 伯努瓦·容 申请人:保尔伍斯股份有限公司