吹氣元件和相關(guān)的氣體輸送管路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及在冶金容器處的吹氣元件以及相關(guān)的氣體輸送管路。
【專利說明】吹氣元件和相關(guān)的氣體輸送管路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在冶金容器處的吹氣元件(GasspUl-Element)以及相關(guān)的氣體輸送管路。

【背景技術(shù)】
[0002]吹氣元件(也稱作吹氣磚(Gasspiilstein，還稱為透氣磚))用于將氣體(必要時(shí)氣體/固體混合物)吹入到待處理的熔液(尤其冶金熔液)中。在此，氣態(tài)的處理流體在帶有定向的孔隙度(directed porosity)的吹氣磚中沿著對(duì)應(yīng)的通道切口來引導(dǎo),在帶有所謂的非定向的孔隙度(random porosity)的吹氣磚中沿著對(duì)應(yīng)的非規(guī)則的孔隙體積來引導(dǎo)。
[0003]吹氣磚在冶金容器的底部或壁中的布置方案可以不同的方式實(shí)現(xiàn)。在典型的裝配的情況下，吹氣磚布置在相關(guān)的空心磚(well block,座磚)中。吹氣件(Spiiler)在外部在一端部(在該端部處輸送氣體)處利用機(jī)械裝置固定在冶金容器處。為了拆卸或者為了更換吹氣件，打開機(jī)械裝置。
[0004]根據(jù)EP O 148 337 Al，屬于該機(jī)械裝置的有由耐火材料構(gòu)成的環(huán)狀物，其包圍吹氣磚的氣體輸送管且沿徑向超出吹氣磚的底部。
[0005]這樣的吹氣磚和相關(guān)的裝配裝置自幾十年來已經(jīng)證明是有效的。然而問題在于，在更換吹氣元件時(shí)的拆卸/裝配花費(fèi)很高、持續(xù)很長(zhǎng)且引起相對(duì)很高的成本。
[0006]為了避免氣體擴(kuò)散到相鄰的耐火材料中，已知構(gòu)造帶有金屬板外罩的吹氣磚。該金屬板尤其在吹氣件的底部區(qū)域中和在周向側(cè)伸延。底部金屬板具有開口，在該開口處聯(lián)接有氣體聯(lián)接管，其自由地伸出超過底部金屬板。該區(qū)段被稱作吹氣元件的“冷端”，而在吹氣元件的軸向方向上相對(duì)而置的端部被稱作“熱端”。在安裝吹氣元件之后，該端部根據(jù)功能與待處理的熱的熔液接觸。氣體通過氣體聯(lián)接管、開口且通過耐火材料的定向和/或非定向的毛孔吹到熔液中。
[0007]DE 38 33 502 C2提出了一種吹氣磚，其不具有金屬底板且不具有氣體聯(lián)接接管。該吹氣磚的特征在于在冷端處的自由開口。裝配裝置將吹氣磚固定在裝配位置中且同時(shí)用于插入氣體聯(lián)接元件，以便將氣體從該處引導(dǎo)通過吹氣磚。
[0008]根據(jù)DE 38 33 502 C2的吹氣磚可易于運(yùn)輸和裝配，因?yàn)槠洳痪哂泻荛L(zhǎng)的氣體聯(lián)接管(例如，根據(jù)EP O 148 337 Al的吹氣磚具有很長(zhǎng)的氣體聯(lián)接管)。然而，根據(jù)DE 3833 502 C2的已知的裝置幾乎不可密封以便防氣體損失。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的可行性方案，例如可簡(jiǎn)化吹氣磚的裝配或者拆卸且最小化氣體損失。
[0010]本發(fā)明以以下思想為出發(fā)點(diǎn):通過金屬板包住的吹氣磚具有許多優(yōu)點(diǎn)。其具有很高的尺寸精度、避免氣體損失且在運(yùn)輸時(shí)不敏感。后者對(duì)于氣體聯(lián)接管來說是有限制地適用的。
[0011]就此而言，一發(fā)明思想在于將氣體聯(lián)接管的長(zhǎng)度降低到最小程度，因此，僅僅設(shè)置很短的氣體聯(lián)接接管。
[0012]在氣體聯(lián)接接管處可聯(lián)接一個(gè)或多個(gè)其他的構(gòu)件，例如管子、適配器等等，以便在氣體源與吹氣磚之間建立氣體連接。
[0013]就此而言，另一發(fā)明思想在于將這樣的構(gòu)件和氣體聯(lián)接接管插到一起，以便設(shè)置成連接，即插接連接。
[0014]“插接連接”意指相鄰的結(jié)構(gòu)元件的對(duì)應(yīng)的區(qū)段僅插到一起，以便實(shí)現(xiàn)氣體的期望的在流動(dòng)技術(shù)上的盡可能無(wú)損耗的流經(jīng)。根據(jù)通常的術(shù)語(yǔ)，插接連接相應(yīng)包括插頭(malepart,公件)和插口(female part,母件)。具體的幾何形狀是不重要的。
[0015]插接連接實(shí)現(xiàn)(氣體輸送系統(tǒng)的)相鄰的區(qū)段在氣體的流動(dòng)方向上僅通過插接彼此相連接。在此，插接連接單獨(dú)用于完成在最大程度上地氣密的連接。這例如可由此實(shí)現(xiàn)，即，插接連接部的對(duì)應(yīng)的區(qū)段對(duì)應(yīng)地錐狀/截錐狀地來構(gòu)造且插到一起。
[0016]因此，插接連接首先用于氣密地連接相鄰的結(jié)構(gòu)元件(例如管件)，可選地，附加的固定元件可將相鄰的區(qū)段機(jī)械地固定/緊固在插接位置中。
[0017]插接連接不需要工具，“氣體管路”的待連接的部分容易地插到一起。這快速地進(jìn)行，即使在很高的環(huán)境溫度下。
[0018]本發(fā)明在其最一般的實(shí)施方式中涉及在冶金容器處的吹氣元件，帶有如下特征:
a)耐火陶瓷體，其帶有第一端部和第二端部，
b)第二端部在吹氣元件的安裝狀態(tài)中與金屬熔液接觸，
c)第一端部在外部由金屬外罩覆蓋，該金屬外罩具有開口，在該開口處聯(lián)接有氣體聯(lián)接接管，
d)吹氣元件、耐火陶瓷體和氣體聯(lián)接接管如此構(gòu)造，即，經(jīng)由氣體聯(lián)接接管輸送的處理氣體流經(jīng)耐火陶瓷體且在第二端部處從耐火陶瓷體離開，
e)氣體聯(lián)接接管與金屬外罩相連接且構(gòu)造為插接連接部的插頭或插口，以用于與氣體輸送管路的對(duì)應(yīng)的插口或?qū)?yīng)的插頭相連接。
[0019]在吹氣元件的底部處的氣體聯(lián)接接管可根據(jù)適配器的形式來設(shè)計(jì)。該適配器可與已知的結(jié)構(gòu)類型的氣體聯(lián)接管不同。該適配器可短得多且基本上僅具有如下目的，即，提供用于氣體輸送管路的聯(lián)接件。雖然還通過該適配器強(qiáng)制導(dǎo)引氣體，然而僅經(jīng)過很短的路徑。根據(jù)一實(shí)施方式，適配器在氣體流動(dòng)的方向上的長(zhǎng)度<20cm，經(jīng)常<15cm或<10cm。適配器直接聯(lián)接到吹氣元件的底部處。
[0020]適配器/氣體聯(lián)接接管可從底部金屬板向內(nèi)伸延到吹氣磚的陶瓷部分中或相反地向外伸延。在這兩種情況下，相關(guān)的氣體輸送管路以其第二端部插到氣體聯(lián)接接管上或中，以便獲得連續(xù)的氣體連接。
[0021]一實(shí)施方式設(shè)置成，氣體輸送管路的第二端部和適配器在吹氣元件的底部區(qū)域中通過插接連接彼此聯(lián)接且通過附加的固定元件固定以防無(wú)意的松開。
[0022]在從吹氣件的底部自由突出的氣體聯(lián)接接管的情況下，簡(jiǎn)單且可松開的固定可行性在于，插接元件的對(duì)應(yīng)的端部區(qū)段設(shè)計(jì)有對(duì)應(yīng)的內(nèi)螺紋和外螺紋(根據(jù)鎖緊螺母的形式)，這如在附圖中示出的那樣。
[0023]替代螺紋連接，例如夾緊或卡口接頭同樣可實(shí)現(xiàn)該目的。
[0024]接口連接部(氣體聯(lián)接接管/氣體輸送管路)的上述區(qū)段例如包括管件或軟管件，其內(nèi)截面取決于應(yīng)通過該接口連接部輸送至吹氣磚且緊接著輸送通過吹氣磚的氣體量。
[0025]存在如下可行性方案，S卩，氣體聯(lián)接接管或氣體輸送管路構(gòu)造成帶有燒穿防護(hù)部(Durchbruchsicherung)以防侵入的金屬熔液。此外，相應(yīng)的區(qū)段可具有氣體通道，其至少分區(qū)段地螺旋地或鋸齒形地伸延。
[0026]因此，燒穿防護(hù)部(在氣體流動(dòng)的方向上)布置在吹氣元件的冷端之前或布置在該冷端處。燒穿防護(hù)部可設(shè)計(jì)為可更換的構(gòu)件，其與氣體輸送管路或氣體聯(lián)接接管的對(duì)應(yīng)的區(qū)段相連接，例如利用上述形式的插接連接。
[0027]如已經(jīng)提及的那樣，插接連接部可如此構(gòu)造，即，插在一起的部分(尤其管區(qū)段)具有來自如下組的對(duì)應(yīng)幾何形狀:棱柱形、錐形、截錐形、球形、拋物形。
[0028]插接連接部可具體地如此來實(shí)施，即，進(jìn)一步遠(yuǎn)離吹氣磚的區(qū)段的自由端具有最大的截面面積，這例如還在下面的【專利附圖】

【附圖說明】中進(jìn)行了描述。
[0029]當(dāng)插接連接允許相鄰的聯(lián)接件的快速且可靠的氣密的連接時(shí)，固定元件具有的任務(wù)是防止該連接再次松開。
[0030]就此而言，固定元件還可設(shè)計(jì)為壓力或保持裝置，其例如朝吹氣磚的方向上壓緊氣體輸送管路和/或?qū)怏w輸送管路緊固在插接位置中。
[0031]氣體輸送管路的其他的區(qū)段可類似地來聯(lián)接。
[0032]壓力/保持元件可為在外部可擺動(dòng)地固定在冶金容器處的裝配裝置的組成部分。
[0033]裝配/拆卸裝置可如此來定義尺寸，S卩，其在安裝吹氣元件之后可自由地?cái)[動(dòng)到氣體聯(lián)接接管之上，其中，裝配裝置具有開口或切口，氣體聯(lián)接接管和必要時(shí)氣體輸送管路與固定元件可引導(dǎo)穿過該開口或切口。
[0034]根據(jù)裝配裝置的構(gòu)造選擇氣體聯(lián)接元件的長(zhǎng)度，氣體聯(lián)接元件是吹氣磚的組成部分。
[0035]本發(fā)明的其他特征由從屬權(quán)利的特征以及其他的申請(qǐng)文件得到。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]下面借助一些實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。其中:
圖1以示意性的圖示顯示了穿過帶有第一實(shí)施方式的吹氣磚的冶金容器的底部區(qū)域的縱截面，
圖2a_2d相應(yīng)以示意性的圖示顯示了穿過帶有第二實(shí)施方式的吹氣磚的冶金容器的底部區(qū)域的縱截面，其中，分開地示出了各個(gè)裝配步驟。

【具體實(shí)施方式】
[0037]在附圖中，相同或起相同作用的構(gòu)件以相同的參考標(biāo)號(hào)示出。
[0038]參考標(biāo)號(hào)10說明了一種截錐狀的吹氣磚，其帶有外側(cè)的金屬板外罩12和金屬板底部14，金屬板底部14具有中間開口 16。
[0039]在示出的裝配位置中，帶有多孔的區(qū)段1p的耐火陶瓷體1k在開口 16之上伸延，氣體可在箭頭方向G上從吹氣磚10的下部的冷端1u通過耐火陶瓷體傳送至其(未示出的)上部的熱端10ο。
[0040]用于吹氣磚10的氣體聯(lián)接接管20相對(duì)于多孔的區(qū)段1p圍繞開口 16伸延。帶有軸向的氣體通道26的氣體聯(lián)接接管20在示出的裝配位置中從開口 16向下延伸。
[0041]氣體聯(lián)接接管20具有與吹氣元件10間隔開的第一端部20.1和與吹氣元件10相鄰的第二端部20.2。第二區(qū)段20.2焊接在金屬底部14處(焊縫22)。
[0042]在第二端部20.2的區(qū)域中，氣體聯(lián)接接管20在內(nèi)部具有截面變化，其中，面對(duì)吹氣磚10的部分具有更大的截面。在該區(qū)段中松動(dòng)地布置有物體24。物體24在無(wú)氣體壓力的情況下處在氣體通道26的所說明的截面減小的肩部上。物體24在氣體壓力的作用下從肩部升起且朝吹氣磚10的方向上運(yùn)動(dòng)。布置在物體24之上的保險(xiǎn)銷28防止物體24阻塞開口 16。
[0043]氣體通道26在相對(duì)而置的第一端部20.1處錐狀地向下且向外擴(kuò)寬。氣體輸送管路30的第二端部30.2氣密地插入到該部分中。端部30.2相應(yīng)截錐狀地(噴嘴狀地)來設(shè)計(jì),并且端部30.2的逐漸變細(xì)的端部處在上方。端部20.1形成插接連接部的插口，端部30.2形成插接連接部的插頭。
[0044]在裝配位置中，氣體輸送管路30少許在氣體聯(lián)接接管20的第一端部20.1之下在外部具有肩部32?？恐绮?2貼靠有固定元件40的環(huán)形的內(nèi)部的凸臺(tái)42，固定元件40同樣為管狀。固定元件40在凸臺(tái)42之上的區(qū)域中具有內(nèi)螺紋42i，其擰緊到氣體聯(lián)接接管20的同樣在外部呈柱狀的第一端部20.1的對(duì)應(yīng)的外螺紋20.1a上。固定元件40在凸臺(tái)42之下管狀地向下延伸直至沿徑向向外延伸的輪盤44以用于鎖定。
[0045]在該實(shí)施例中，氣體聯(lián)接接管20和氣體輸送管路30的接口連接利用沿軸向插在一起的區(qū)段20.1、30.2形成，其中，插接連接經(jīng)由固定元件40固定以防松開。
[0046]在相關(guān)的冶金容器的外殼50處，裝配裝置60經(jīng)由鉸鏈62固定成可擺動(dòng)，其中，圖1顯示了裝配位置，在其中，裝配裝置搭接氣體聯(lián)接接管20以及氣體輸送管路30的第二端部30.2與環(huán)形元件64。環(huán)形元件64借助于把柄66相對(duì)于固定的外殼50固定在示出的位置中。在此，元件64靠著套筒68貼靠，套筒68包圍氣體聯(lián)接接管20的第二端部20.2。套筒68是在吹氣元件10之下的耐火的襯套的組成部分。氣體聯(lián)接接管20的第一端部20.1向下伸出超過套筒68。
[0047]該裝配很簡(jiǎn)單，因?yàn)檠b配裝置60可在氣體輸送管路30插接且固定到氣體聯(lián)接接管20上之前擺動(dòng)到所說明的位置中。在零件20、30的氣密的連接之前，對(duì)吹氣磚10進(jìn)行可靠地定位。精確地調(diào)節(jié)接口連接部的氣體聯(lián)接接管20，從而可非常簡(jiǎn)單、精確且快速地實(shí)現(xiàn)與氣體輸送管路30的插接連接。氣體輸送管路30的長(zhǎng)度是任意的。氣體輸送管路30還可包括多個(gè)子區(qū)段，其又可通過插接連接(或其他方式)氣密地彼此連接。
[0048]這同樣適用于根據(jù)圖2的實(shí)施方式。該實(shí)施方式與根據(jù)圖1的變型方案的區(qū)別首先在于如下特征:
一氣體聯(lián)接接管20根據(jù)適配器的形式來設(shè)計(jì)，其固定(此處:焊接)在吹氣磚10的金屬底部14處。適配器向下伸出超過底部14僅1mm且在端部(20.1)處設(shè)計(jì)成類似于根據(jù)圖1的氣體聯(lián)接接管20的第一端部20.1。類似地，這適用于在圖2中的氣體聯(lián)接接管的第二端部20.2。換而言之:在根據(jù)圖2的示例中，氣體聯(lián)接接管20和聯(lián)接的氣體輸送管路30經(jīng)由插接連接彼此連接；
一根據(jù)圖2的氣體輸送管路30在端部(30.1,30.2)之間并未設(shè)計(jì)為管(如在圖1中那樣)，而是設(shè)計(jì)為厚壁的柱體，并且同時(shí)滿足燒穿防護(hù)的功能。此外，氣體通道26在第二端部30.2與第一端部30.1之間根據(jù)螺旋(或螺旋線)的形式來設(shè)計(jì)。如果沿徑向向外(沿著螺旋)導(dǎo)引的金屬熔液侵入到氣體通道26中，用于熔液的路徑因此延長(zhǎng)，以便熔液可更快地冷卻，直至其凝固。這在原理上是已知的且此處不作詳細(xì)說明；
一根據(jù)圖2的氣體輸送管路30的第一端部30.1設(shè)計(jì)成類似于根據(jù)圖1的氣體聯(lián)接接管20的第一端部20.1且用于聯(lián)接另一氣體輸送管路70，其設(shè)計(jì)成類似于根據(jù)圖1的氣體輸送管路30 ；
一裝配裝置60的環(huán)形元件64在裝配位置中直接靠著氣體輸送管路30的厚壁部分的下側(cè)貼靠；
一圖2a-2d相應(yīng)顯示了用于該實(shí)施方式的各個(gè)裝配步驟。首先將吹氣磚10 (帶有聯(lián)接的適配器20)安裝在冶金容器的底部中(圖2a);
一打開裝配裝置60;
一然后將氣體輸送管路30連同燒穿防護(hù)部插裝且擰緊到適配器20上(圖2b)。隨后將裝配裝置擺動(dòng)到兩個(gè)零件20、30之上(圖2c)且固定零件30 ；
一在最后的步驟中，將另一氣體輸送管路70以其上端70.2插接到氣體輸送管路30的下部的區(qū)段30.1上且經(jīng)由螺旋固定元件進(jìn)行固定，類似于在端部20.1、30.2中的情況那樣(圖 2d)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于冶金應(yīng)用的吹氣元件(10)，帶有如下特征: a)耐火陶瓷體(1k),其帶有第一端部(1u)與第二端部(10), b)所述第二端部(10)在所述吹氣元件(10)的安裝狀態(tài)中與金屬熔液接觸， c)所述第一端部(1u)在外部由金屬外罩(12)覆蓋，該金屬外罩具有開口(16)，氣體聯(lián)接接管(20)聯(lián)接到開口(16)處， d)所述吹氣元件(10)、所述耐火陶瓷體(1k)和所述氣體聯(lián)接接管(20)如此構(gòu)造，即，通過所述氣體聯(lián)接接管(20)輸送的處理氣體流經(jīng)所述耐火陶瓷體(1k)且在所述第二端部(10)處從所述耐火陶瓷體(1k)離開， e)所述氣體聯(lián)接接管(20)與所述金屬外罩(12)相連接且構(gòu)造為插接連接部的插頭或插口，以用于與氣體輸送管路(30)的對(duì)應(yīng)的插口或?qū)?yīng)的插頭相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吹氣元件，其特征在于，所述氣體聯(lián)接接管(20)以至所述金屬外罩(12)的聯(lián)接區(qū)域(22)為出發(fā)點(diǎn)遠(yuǎn)離陶瓷體(1k)伸延。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吹氣元件，其特征在于，所述氣體聯(lián)接接管(20)以至所述金屬外罩(12)的聯(lián)接區(qū)域(22)為出發(fā)點(diǎn)朝所述陶瓷體(1k)的方向上伸延。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吹氣元件，其特征在于，構(gòu)造為插頭的所述氣體聯(lián)接接管(20)在外部具有如下幾何形狀:錐形、截錐形、棱柱形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吹氣元件，其特征在于，構(gòu)造為插口的所述氣體聯(lián)接接管(20)在內(nèi)部具有如下幾何形狀:負(fù)錐形(negativer Kegel)、負(fù)截錐形(negativerKegelstumpf)、負(fù)棱柱形(negatives Prisma)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吹氣元件，其特征在于，所述氣體聯(lián)接接管(20)構(gòu)造成帶有燒穿防護(hù)部以防止侵入的金屬熔液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吹氣元件，其特征在于，所述氣體聯(lián)接接管(20)構(gòu)造成帶有止回閥(26，28)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吹氣元件，其特征在于，其氣體聯(lián)接接管(20)在所輸送的氣體的流動(dòng)方向(G)上具有小于20cm的長(zhǎng)度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吹氣元件，其特征在于，其氣體聯(lián)接接管(20)在其自由端(20.1)處具有外螺紋。
10.一種用于根據(jù)權(quán)利要求1 一 9中任一項(xiàng)所述的吹氣元件的氣體輸送管路(30)，其帶有第一端部(30.1)和第二端部(30.2)以用于聯(lián)接到所述吹氣元件的氣體聯(lián)接接管(20)處，其中，所述第二端部(30.2)對(duì)應(yīng)于所述氣體聯(lián)接接管(20)構(gòu)造為在所述氣體聯(lián)接接管(20)與所述氣體輸送管路(30)的第二端部(30.2)之間的插接連接部的插頭或插口。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的氣體輸送管路，其特征在于，當(dāng)所述第二端部(30.2)構(gòu)造為插頭時(shí)，所述第一端部(30.1)構(gòu)造為插口。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的氣體輸送管路，其特征在于，所述第一端部(30.1)構(gòu)造成用于聯(lián)接到另一氣體輸送管路(70)處。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的氣體輸送管路，其特征在于，所述第一端部(30.1)構(gòu)造成用于聯(lián)接到氣體源處。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的氣體輸送管路，其特征在于，所述第二端部(30.2)具有向內(nèi)指向的梯級(jí)部(42)和內(nèi)螺紋(40i)，內(nèi)螺紋(40i)在所述梯級(jí)部(42)與所述第二端部 (30.2)的自由的邊緣之間延伸。
【文檔編號(hào)】C21C5/34GK104412058SQ201380036101
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月27日
【發(fā)明者】B.特魯默, M.克利科維克, R.庫(kù)爾普, L.克奈斯 申請(qǐng)人:里弗雷克特里知識(shí)產(chǎn)權(quán)兩合公司