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Vorrichtung zur Beschickung eines Schachtofens,
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insbesondere eines Hochofens Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zur Beschickunq eines Schachtofens, insbesondere eines Hochofens, mit Brennstoff
(Koks) und Schmelzstoffen (Möller), mit einer schwenkbar gelaqerten Verteilerschurre.
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Es sind bereits verschiedenartige Grundkonstruktionen von Beschickungsvorrichtungen
bekanntgeworden. Eine dieser Grundkonstruktionen arbeitet mit mehreren übereinander
anqeordneten Glocken, die unter Bildung von abdichtenden Schleusenbunkern eine ringförmige
Verteilung des Beschickungsmaterials bewirken, wobei zusätzliche Vorrichtungen vorgesehen
sein können, die zur Ablenkung des Beschickungsmaterials
dienen,
so daß das Material abwechselnd mal auf einem äußeren Ringbereich, mal auf einem
inneren Rinqbereich in den Hochofen gelangt.
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Bei einer anderen Konstruktionsart ist in der Mitte des oberen Hochofenkopfendes
eine rüsselartiqe Schurre drehbar gelagert, die verhältnismäßig langsam in Drehung
um eine vertikale Achse versetzt wird, so daß das Beschickungsmaterial wiederum
in Ringform, nun aber nicht mehr gleichzeitig, sondern kontinuierlich in Form eines
Ringes zugegeben wird. Das Beschickungsmaterial wird wieder mehr oder weniger diskontinuierlich
von Schleusenbunkern zur Verteilerschurre freigegeben. Das Ausgangsende der Verteilerschurre
im Hochofenkopf beisitzt meist eine solche radiale Abmessung, daß sie dem halben
Durchmesser des Schachtofenkopfes entspricht, damit die-- gesamte Querschnittsfläche
des Ofens mit Material beschickt wird. Zur besseren Verteilung sind meist verstellbare
Regelklappen oder unterteilende Leitbleche in der Verteilerschurre vorgesehen.
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Bei einer weiteren Art einer Beschickungsvorrichtung ist eine rinnenförmige
Verteilerschurre im Innern des Schachtofenkopfes um eine vertikale Achse drehbar
und gleichzeitig um eine horizontale Achse schwenkbar gelagert. Die Anordnung einer
solchen Verteilerschurre erfolgt entweder unmittelbar unter einer Eintrittsöffnung
in der Mitte der oberen Wandung
des Ofenkopfes oder aber die Schurre
ist weiter tiefer angeordnet, so daß noch zwischen ihr und den Materialbunkern besondere
Zuleitungen zwischengeschaltet sind. Die Verteilung des Beschickungsmaterials erfolgt
auch hier im Prinzip wieder in Ringform, das heißt die Verteilerschurre wird auf
eine bestimmte Schrägstellung eingestellt und sodann um die vertikale Achse gedreht,
so daß das Beschickungsmaterial, das während der Drehung von der Schurre abgegeben
wird, sich im Schachtofen über eine Ringfläche oder ein Ringsegment verteilt. Danach
wird die Schurre auf eine andere benachbarte Neigung eingestellt und der Vorgang
wiederholt sich, bis die Ablage som Ofenrand bis zur Mitte erfolgt ist. Das Grundelement
der Bewegung bei der Verteilung ist also auch hier stets ein Kreisbogen, d.h. bei
dieser bekannten Vorrichtung ist es ebenfalls nicht möglich, z.B. eine geradlinige
Bewegung der Schurre bei der Beschickung vorzunehmen.
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Die Wirkungsweise eine Schachtofens hängt in bekannter Weise sehr
wesentlich von der Gleichmäßigkeit der Burch~tasung und damit von der Beschickung
mit Brennstoff und Schmelzstoffen über die Beschickungsfläche, d.h. über den Querschnitt
des Schachtofens, ab. Trotz des zum Teil sehr großen Bauaufwandes bei den bekannten
Beschickungsvorrichtungen konnte eine wirklich frei wählbare gleichmäßige Verteilung
nicht erzielt werden.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zur Beschickung eines Schachtofens zu schaffen,
welche bei einfacher,
wartungsleichter, robuster und sicherer Konstruktion eine wesentliche Verbesserung
der Verteilung des Beschickungsmaterials ermöglicht.
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Verteilerschurre kardanisch aufgehängt ist, so daß sie beliebig nach allen Richtungen
in bezug auf die Beschickungsfläche des Schachtofens schwenkbar ist, und daß die
Antriebe für die Schwenkbewegungen mit der kardanischen Aufhängung verbunden sind.
Auf diese Weise ist es möglich, die Verteilerschurre von jedem beliebigen Punkt
direkt zu jedem beliebigen anderen Punkt der Verteilungsfläche zu bewegen. Daraus
ergibt sich, daß beliebige unterschiedliche Bewegungsabläufe der Verteilerschurre,
sowohl was die Wegführung als auch die Geschwindigkeit der Bewegung anbelangt, auf
einfache Weise steuerbar sind.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung im Schema
dargestellt, und zwar zeigen Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Beschickungsvorrichtung,
Fig. 2 einen Teil-Vertikalschnitt gemäß Schnitt linie II-II in Fig. 1,
Fig.
3 einen Teil-Vertikalschnitt gemäß Schnittlinie 111-111 in Fig. 1, Fig. 4 eine Draufsicht
entsprechend Fig. l mit prinzipieller Darstellung einer anderen Ausführung des Kühlmittelkreislaufes,
Fig. 5 eine Darstellung einer Ausführungsmöglichkeit des Beschickungsweges nach
einer Mäanderlinie, Fig. 6 eine Teildraufsicht auf ein anderes konstruktives Awlsführungsbeispiel
einer Beschickungsvorrichtung entsprechend Fig. l, Fig. 7 einen Teil-Vertikalschnitt
hierzu gemäß Schnittlinie VII-VII in Fig. 6 und Fig. 8 eine Teilansicht und einen
Teil-Vertikalschnitt gemäß Schnittlinie VIII-VIII in Fig. 6.
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Die Fig. 1 bis 4 veranschaulichen in schematischer Darstellung ein
Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Beschickung eines Schachtofens,
insbesondere eines Hochofens, mit Brennstoff, wie Koks,und mit Schmelzstoffen, die
allgemein mit Möller bezeichnet werden. Die Zuführung dieser Stoffe in den Schachtofen
kann beispielsweise zentral mittels eines feststehenden vertikal angeordneten Rohres
i erfolgen, welches in der Decke des Hochofenkopfes 2 befestigt ist1 wobei das obere
Ende des Rohres t mit Schleusenbunkern od. dgl.
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verbunden sein kann. Das Rohr l ragt unten frei in das oben
offene
Ende einer Verteilerschurre 3 hinein. Diese Verteilerschurre ist mit besonderem
Vorteil rohrförmig ausgebildet, d.h.
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sie besitzt einen ringsum geschlossenen Mantel. Wie die Fig. 2 und
3 hierzu verdeutlichen, ist diese Schurre zweckmäßig konisch ausgebildet, wobei
sie sich nach unten hin verjüngt. Diese rohrförmige Ausbildung der Schurre bringt
im Vergleich mit allen bisher bekannten rinnenförmigen Verteilerschurren den wesentlichen
Vorteil mit sich, daß die Standzeit erheblich höher ist, was darauf zurückzuführen
ist, daß die Verteilerschurre bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wechselweise
über den gesamten Umfang mit Beschickungsmaterial beaufschlagt wird, und zwar Je
nach Schrägstellung, wie weiter unten noch näher erläutert ist.
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Nach einem wesentlichen Merkmal der Erfindung ist die Verteilerschurre
kardanisch aufgehängt, so daß sie beliebig nach allen Richtungen in bezug auf die
Beschickungsfläche des Schachtofens schwenkbar ist. Die kardanische Aufhängung der
Verteilerschurre 3 erfolgt nach einer konstruktiven Ausführung der Erfindung vorteilhaft
in der Weise, daß das obere Ende der Verteilerschurre von einem Rahmen 4 umgeben
ist, der im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 in Draufsicht quadratisch gezeichnet
ist, der aber in Anpassung an die Innenwandung des Schachtofenkopfes bzw. sonstiger
räumlicher Gegebenheiten auch jede andere geeignete Bauform erhalten kann. Dieser
Rahmen ist einerseits mittels zweier Schwenkgelenke 5, 6 bzw. Drehlager od. dgl.
im Ofenkopf 2 gelagert. Andererseits ist das obere Ende der Verteilerschurre 3 mittels
zweier
weiterer Schwenkgelenke bzw. Drehlager in dem Rahmen 4 aufgehängt.
Die beiden Drehachsen 9, 10 der Schwenkgelenkpaare 0 sind unter einem Winkel von
vorzugsweise 90 zueinander angeordnet.
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Die Antriebe für die Schwenkbewegungen der Verteilerschurre sind mit
der vorbeschriebenen kardanischen Aufhängung verbunden. Dies erfolgt zweckmäßig
in der Weise, daß die Antriebe als solche außerhalb des Schachtofenkopfes angeordnet
und derart mit der kardanischen Aufhängung verbunden sind, daß im Innern des Schachtofenkopfes
2 nur die vorerläuterten Schwenkgelenke 5, 6 bzw. 7, 8 als miteinander in Berührung
stehende bewegliche Bauteile vorhanden sind. Soweit die Schwenkgelenke überhaupt
im Innern des Schachtofenkopfes liegen oder mit diesem in Berührung kommen, können
sie in jedem Falle trotz des rauhen Schachtofenbetriebes leicht gegen die Gichtgase
geschützt werden, so daß der Verschleiß aller Bauteile, die mit der Bewegung der
Verteilerschurre in Beziehung stehen, im Vergleich mit bekannten Antriebseinrichtungen
für Verteilerschurren,außerordentlich gering ist. Bei bekannten Konstruktionen sind
dagegen Getriebe bzw.
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Zahnradpaarungen innerhalb des Schachtofenkopfes angeordnet, die mit
der Ofenatmosphäre, insbesondere den unter Umständen aggressiven Gichtgasen, in
Verbindung stehen.
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Wie aus den obigen Erläuterungen ersichtlich ist, wird die kardanische
Aufhängung durch den Rahmen 4 verwirklicht, wobei die Schwenkgelenke paarweise unter
einem Winkel von 900 zueinander angeordnet sind. Insbesondere zur Yerstärkung des
oberen
Endes der Verteilerschurre, aber auch zur Erreichung einer besseren Stabilität der
Vorrichtung und aus Gründen der konstruktiven Fertigung,kann vorteilhaft zwischen
dem Rahmen 4 und dem oberen Ende der Verteilerschurre ein weiterer Rahmen 11 vorgesehen
sein, so daß der Rahmen 4 einen äußeren Rahmen und der Rahmen 11 einen inneren Rahmen
bildet. Das obere Ende der Verteilerschurre ist dann mit dem inneren Rahmen 11 fest
verbunden und die entsprechenden Schwenkgelenke 7, 8 werden, gemäß Fig. 1, zwischen
dem inneren und äußeren Rahmen gebildet.
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Die Form jedes Rahmens läßt sich den örtlichen Platzverhältnissen
im Schachtofenkopf anpassen, d.h. die Rahmen können kreisringförmig, quadratisch
oder sechseckig od. dgl.
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ausgestaltet sein.
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Insbesondere bei solchen Schachtöfen, in deren Ofenkopf heiße Gichtgase
vorhanden sind, die eine entsprechende Wärmebelastung der Beschickungsvorrichtung
ergeben, ist es vorteilhaft, daß die Rahmen hohl ausgebildet sind und daß an diesen
Hohlkörpern Anschlüsse für die Zuführung eines Kühlmittels vorgesehen sind. Als
Kühlmittel kann Wasser verwendet werden. Wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist,
sind die Hohlkörper der Rahmen zweckmäßig mit doppelwandigen Kühlmänteln 12 versehen,
durch die im Kreislauf das Kühlmittel hindurchströmt, wie mit Pfeilen und strichpunktierten
Linien in Fig. 1 angedeutet ist. Dabei kann beispielsweise
das
Kühlmittel für den Außenrahmen durch Bohrungen in der Achse des linken Schwenkgelenkes
5 zu- und abgeleitet werden, während die Anschlüsse für die Kreislaufführung des
Kühlmittels für den Innenrahmen li über die Achse des rechten Schwenkgelenkes 6,
durch separate Leitungen im Außenrahmen 4 und über die Schwenkgelenke 7, 8 zum Innenrahmen
11 erfolgen.
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Gemäß Fig. 4 kann der Kühlmittelkreislauf auch derart gestaltet sein,
daß das Kühlmittel in Richtung des Pfeiles 13 über das eine Schwenkgelenk des äußeren
Rahmens 4 zugeführt wird, sodann zunächst die eine Hälfte des äußeren Rahmens, anschliessend
über die Schwenkgelenke des inneren Rahmens den inneren Rahmen 11 durchströmt, zurück
über die andere Hälfte des BReren Rahmens und das Schwenkgelenk 6 wieder nach außen
gelangt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zur Kühlung
der Beschickungsvorrichtung im Innern des Schachtofenkopfes besteht darin, daß als
Kühlmittel kaltes Gichtgas verwendet wird, das wiederum in geeigneter Weise durch
die Hohlrahmen bzw. Kühlmäntel geleitet wird. In diesem Zusa enhang ist es vorteilhaft,
den inneren Rahmen mit Öffnungen zu versehen, die vorzugsweise in Richtung auf die
Schurre münden, so daß das Gichtgas nach Durchströmen der Lager und der Rahmen in
den Innenraum des Ofens ausströmen kann.
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Die Antriebe, die die beiden Schwenkbewegungen der Verteilerschurre
3 um die beiden Schwenkgelenkpaare erzeugen, sind
vorteilhafterweise
außerhalb des Schachtofenkopfes angeordnet.
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Dies ist besonders zweckmäßig bei allen denjenigen Schachtöfen, in
deren Kopfbereich höhere Temperaturen herrschen.
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Bei Schachtöfen allerdings, in deren Ofenkopf niedrige Temperaturen
vorhanden sind, ist es auch möglich, einen oder beide Antriebe zu einer kompakten
Baueinheit mit der kardanischen Aufhängung im Innern des Ofenkopfes anzuordnen,
wobei die Antriebe dann gegen die Gicht gase abgekapselt werden.
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Bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen sind
die Antriebe 15 und 16 als hydraulische Antriebe mit Hydraulikzylinder und Hydraulikkolben
ausgebildet und die Kolbenstangen sind über Gelenkhebelarme 17, 18 mit dem oder
den schwenkbaren Rahmen 4, 11 verbunden.
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Die beiden Antriebe zum Schwenken des äußeren und inneren Rahmens,bzw.
bei Verwendung nur eines Rahmens,dieses Rahmens und der Verteilerschurre sind unabhängig
voneinander steuerbar eingerichtet, und zwar sind die beiden Antriebe zweckmäßig
derart ausgebildet, daß sie sich in bezug auf die Schwenkbewegungen der Schurre
gegenseitig nicht beeinflussen. Das heißt mit anderen Worten, daß bei Betätigung
nur eines der beiden Antriebe, d.h. bei Ausführung nur einer Schwenkbewegungoder
Verteilerschurre, diese auch exakt die betreffende Schwenkbewegung ausführt, ohne
daß der zweite nicht betätigte Antrieb einen ungewollten Einfluß auf die ausgeführte
Schwenkbewegung nimmt. Wie man aus Fig. 1 erkennt, führen die Schwenkelenke 7, 8
die Schwenkbewegung des äußeren Rahmens 4
mit aus, wenn nur der
Antrieb für die Schwenkbewegung des äußeren Rahmens um die Schwenkgelenke 5, 6 allein
betätigt wird, und es ist erkennbar, daß der Antrieb für die Schwenkbewegung des
inneren Rahmens auf diese vorerläuterte Schwenkbewegung des äußeren Rahmens keinen
Einfluß nimmt.
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Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, in welcher Weise die Verteilerschurre
mittels der Kardanaufhängung bewegt werden kann, um eine gleichmäßige Verteilung
der Beschickungsstoffe über die Querschnittsebene des Schachtofens zu erhalten,
und zwar kann die Verteilerschurre,beispielsweise von einer Stellung 19 ausgehend,
in Richtung des eingezeichneten Pfeile nach einer Mäanderlinie zunächst bis zur
gegenüberliegenden Stellung 20 gesteuert werden, um dann in Weiterführung der Mäanderlinie
wieder zur ursprünglichen Stellung 19 zurückzufinden. Die Verteilerschurre kann
anschließend beispielsweise nach einer Stellung 21 bewegt werden, um dann von hier
aus eine neue Mäanderlinie zu beschreiten, die zu der vorhergehenden unter einem
Winkel von 900 verläuft oder bei einer anderen Ausgangsstellung unter einem entsprechenden
anderen Winkel.
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Es ist von Vorteil, die Antriebe zur Erzielung jedes beliebigen Bewegungsablaufes
der Verteilerschurre mit einer elektronischen Steuerung nach Art eines Computers
zu verbinden.
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Sodann ist es möglich, einen bestimmten günstigen Bewegung ablauf
vorauszuberechnen und automatisch zu steuern, was infolge der kardanischen Aufhängung
möglich ist.
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Es sei bemerkt, daß anstelle der oben erläuterten hydraulischen Antriebe
auch andere geeignete Antriebe, wie z.B.
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elektrische Antriebe, gewählt werden.
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Die Fig. 6 bis 8 zeigen ein anderes konstruktives Ausfiihrungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Beschickungsvorrichtllng, wobei die gleich gestateten oder
gleichartig wirkenden Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen wie die Bauteile in
den Fig. t bis 4 versehen sind. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden
Antriebe 15, 16 derart angeordnet und die zur Verbindung zwischen den Antrieben
und den Rahmen dienenden Bauteile derart gestaltet, daß nur eine Durchführungsöffnung
22 durch den Ofenmantel vorgesehen und erforderlich ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind beide Antriebe außerhalb des Schachtofenkopfes angeordnet. Das Schwenkgelenk
5 des äußeren Rahmens 4 weist eine Hohlachse 23 auf, durch welche axial ein Verlängerungsbauteil
24 der Kolbenstange des hydraulischen Antriebes 16 für den Innenrahmen bzw. die
Verteilerschurre hindurchgeführt ist. Das nach innen ragende Ende dieses Verlängerungsbauteiles
ist mit der Mitte einer halbkreis-oder hufeisenförmigen Gabel 25 verbunden. Die
freien Enden 25a dieser Gabel greifen über Hebelarme 18 an dem Innenrahmen 11 an.
Die Kolbenstange 26 des hydraulischen Antriebes für den Außenrahmen 4 greift über
einen Hebelarm 27 (Fig. 8) außerhalb des Ofenkopfes an der Hohlachse 23 des Schwenkgelenkes
5 des äußeren Rahmens an.
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Fiir das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6 bis 8 gelten im übrigen
die Ausführungen zu dem ersteren Ausführungsbeispiel.