CN101473182B - 用于竖炉的加料装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于竖炉的加料装置(10；10′；10＂)，该加料装置包括：布料槽(20；20′；20＂；20′′′)，绕基本垂直的旋转轴线(A)被可旋转地支撑；以及变速驱动装置(26)，连接至该布料槽。该变速驱动装置被构造为使得布料槽旋转，从而将块状炉料沿周向分布到竖炉的加料表面上。根据本发明，布料槽包括多个斜槽段(32、34、36、38)，这些斜槽段通过铰接互连，从而能够形成用于将块状炉料沿径向分布到加料表面上的弯曲通道，所述通道的弯曲度依据布料槽的转速(ω)而变化。

Description

用于竖炉的加料装置

技术领域

大体上，本发明涉及为竖炉加料的领域，具体地涉及一种用于为诸如鼓风炉的竖炉加料的加料装置。

背景技术

近几十年来，已发现全世界广泛使用以名称“无种炉顶”(bell-less top，BLT)而公知的加料系统来为鼓风炉加料。该系统包括具有布料槽(distribution chute)的加料装置，该布料槽被安装为可绕垂直的炉轴旋转并且可绕水平轴枢转，以将块状炉料分布到料线上。该加料装置还设有驱动装置，该驱动装置用于根据所期望的加料轮廓(charging profile)使布料槽旋转和枢转。这类系统已在例如WO 95/21272、US 5′022′806、US 4′941′792、US 3′814′403和US 3′693′812中公开。通过使斜槽绕垂直的炉轴旋转并改变斜槽的倾角，可以将块状炉料(炉料)引导到加料表面的几乎任何位置。因此，除了许多其他优点之外，由于BLT系统具有将炉料分布到加料表面上的通用性，因而BLT系统使得能够实现各种加料轮廓。然而BTL系统的加料装置需要高度发达的驱动设备，具体地需要能够使布料槽旋转且同时枢转的机构。

因此，期望能有一种针对与布料槽相关的驱动设备的更简单且更廉价的解决方案。显然，这种更简单的解决方案不应缺少所期望的在炉料分布方面的通用性。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种用于竖炉的加料装置，该加料装置允许在分布炉料方面的高度灵活性且无需高度发达的驱动设备。

为了实现该目的，本发明提出一种用于竖炉的加料装置，该加料装置包括：布料槽，绕基本垂直的旋转轴线被可旋转地支撑；以及变速驱动装置，连接至布料槽以使布料槽旋转，从而将块状炉料沿周向分布到加料表面上。根据本发明，布料槽包括多个斜槽段，这些斜槽段通过相应的铰接(articulation)连接，即，互连，从而能够形成用于将块状炉料径向地分布到加料表面上的弯曲通道。从而使弯曲斜槽的弯曲度依据布料槽的转速而变化。

本发明是基于这样的原理，即，由于斜槽的旋转所引起的离心力的作用，适当设计的布料槽自身可以具有弯曲的结构。一旦布料槽已具有弯曲的结构，则可以为在槽中下滑的块状炉料(炉料)提供给定的径向分速度，而无需对斜槽施加除旋转之外的任何其他约束。实际上，本发明利用了由离心力施加在布料槽的斜槽段上的作用，该离心力取决于布料槽的转速和它的重量(包括斜槽内的炉料的重量)。对于根据本发明的布料槽，实现沿径向和周向的炉料分布所需的唯一驱动是斜槽的旋转。因此，与现有技术的加料装置相比较时，所需的驱动设备被大大简化且更廉价。

在又一实施例中，布料槽相对于其旋转轴线是失衡的。尽管炉料流动通道的适当弯曲度也可以通过在旋转中平衡的斜槽来实现，但是失衡的斜槽可以在相对低的转速下实现特定的弯曲度，并且可以便于对弯曲度的控制，尤其是考虑到斜槽上的炉料流的向心作用时。

在优选实施例中，至少一个斜槽段可以包括一个失衡重物(weight)，以使得布料槽失衡。失衡重物被这样设置，即，使得在停止时，各斜槽段的重心相对于旋转轴线是偏心的。为了使布料槽失衡，在至少一对相邻的斜槽段通过旋转接头(revolute joint)互连的情况下，该旋转接头的接合轴线在停止时偏离旋转轴线。这种偏离可以作为失衡重物的替代或补充。

优选地，布料槽包括至少三个斜槽段，这三个斜槽段通过相应的铰接互连。决定可达到的炉料分布半径的最下方斜槽段的最大倾角随着单独的斜槽段的数量而增加。此外，可达到的布料槽的总弯曲度和弯曲平滑度随着不同的斜槽段的数量而增加。为了进一步增大由布料槽形成的炉料流动通道的弯曲平滑度，有利地，斜槽段沿料流方向具有基本相等的长度。

在优选实施例中，斜槽段为漏斗形。漏斗形的斜槽段使得斜槽段能够部分地穿插交叠布置，从而维持在周向和纵向上封闭的通道直到铰接斜槽的最大弯曲度。此外，为了获得料流的定心作用，优选的是，对于一对相邻的斜槽段，就漏斗顶角和漏斗出口直径而言，下斜槽段小于上斜槽段。

有利地，每对相邻的斜槽段通过旋转接头互连，即，铰接。这种铰接斜槽段的简单形式使可达到的自由度减到最小，从而便于对弯曲度(即，炉料的径向分布)的控制。优选地，对于一对相邻的斜槽段，旋转接头将上斜槽段的下端部连接至下斜槽段的上端部。在机械上简单的结构中，旋转接头的接合轴线基本垂直于布料槽的旋转轴线，且旋转接头的接合轴线优选地为平行。

优选地，斜槽段通过可自由枢转的接头互连，这些接头被构造成使得布料槽在停止时形成基本垂直的通道。在优选设计中，布料槽包括可旋转支撑的上入口通道，该上入口通道连接至变速驱动装置，并且其中，最上方的斜槽段连接至该入口通道的下端。在又一优选实施例中，布料槽包括用于限制每个斜槽段的最大倾角的限位止挡(limit stop)。

应当理解的是，根据本发明的加料装置尤其适用于装配在鼓风炉上。

此外，本发明还涉及一种用于加料装置中的布料槽。该布料槽包括多个斜槽段，这些斜槽段通过相应的铰接互连，从而能够形成依据布料槽绕其纵向轴线的转速将块状炉料径向地分布到加料表面上的弯曲通道。

附图说明

从以下参照附图对几个非限制性实施例的详细描述中，本发明的其他细节和优点将显而易见，附图中：

-图1是鼓风炉炉喉的垂直横截面图，其中示意性地示出了停止时的加料装置的布料槽；

-图2是根据图1的垂直横截面图，其中示意性地示出了给定转速下的加料装置的布料槽；

-图3是对应于图2的透视图；

-图4是加料装置的第一实施例的示意图；

-图5是加料装置的第二实施例的示意图；

-图6是加料装置的第三实施例的示意图；

-图7是加料装置的第四实施例的垂直横截面图，其中示意性地示出了给定转速下的布料槽。

附图中，相同或相似的部件用相同的参考标号来表示。

具体实施方式

图4-图6示意性地示出了停止时的加料装置的三个实施例。

用于竖炉的加料装置的第一实施例总体上由图4中的参考标号10来表示。如图4中所示，加料装置包括：布料槽20，通过适当的轴承布置24可旋转地支撑在传动箱22内；变速驱动装置26，例如电动机，通过适当的齿轮传动装置28连接至布料槽20。如应当理解的，加料装置10布置在诸如鼓风炉(未示出)的竖炉的炉喉上。加料装置被构造成与垂直的炉轴线A同心，从而使布料槽20的纵向轴线(停止时)与轴线A重合。如从图4-图6显而易见的是，变速驱动装置26用来使布料槽20绕垂直的炉轴线A旋转。

如图4中进一步所示，布料槽20由在纵向方向上相连的多个单独部分组成。从顶部到底部，布料槽20包括上入口通道30和第一至第四单独斜槽段32、34、36、38。斜槽段32、34、36、38通过旋转接头40互连，即，彼此铰接。换句话说，布料槽20形成被称为斜槽段32、34、36、38的连续的小斜槽件的自由铰接链。此外，最上方的斜槽段32连接至入口通道30，该入口通道穿过轴承布置24由传动箱22可旋转地支撑。旋转接头40允许斜槽段32、34、36、38相对于彼此并相对于入口通道30枢转。更确切地说，每个旋转接头40均提供了一个绕基本水平的接合轴线(垂直于图4的平面及轴线A)的旋转自由度。图4中，旋转接头40被布置成具有平行的接合轴线，这些接合轴线在布斜槽20停止时是共面的。如图4中进一步所示，旋转接头40被布置成，对于每对相邻的斜槽段(32-34)、(34-36)、(36-38)，将相邻的上斜槽段的下端部连接进而铰接至相邻的下斜槽段的上端部。类似地，最上方的旋转接头将最上方的斜槽段32的上端铰接至入口通道30的下端。

入口通道30为圆柱形的管，在为竖炉加料期间，炉料被接收到该入口通道的上端中。每个斜槽段32、34、36、38均具有向下逐渐变细的漏斗形状。至于几何形状，图1-图7中的斜槽段32、34、36、38可按照截头圆锥形的旋转对称表面外形来设计。斜槽段32、34、36、38沿料流方向具有基本相等的长度。入口通道30以及悬挂在入口通道30上的成串互连的斜槽段32、34、36、38一起形成炉料向下流过的通道。至于重量分布，图4的包括入口通道30和布料槽32、34、36、38的布料槽20相对于其纵向轴线(即，其旋转轴线A)是平衡的。

在图5中，加料装置的第二实施例10′包括布料槽20′，该布料槽具有与先前的实施例大体上相似的结构。布料槽20′与布料槽20的区别在于，最下方的旋转接头41的接合轴线略微水平地偏离停止时的旋转轴线A。旋转接头41的接合轴线平行于其他旋转接头40的接合轴线。偏离的旋转接头41使得布料槽20′在旋转时失衡。如应当理解的，这种偏离也可以设置在一个不同的接合轴线或多个不同的接合轴线处，从而使得布料槽20′失衡。

在图6中，加料装置的第三实施例10＂包括布料槽20＂，该布料槽具有与先前的实施例大体上相似的结构。布料槽20＂与布料槽20的区别在于，布料槽20＂包括失衡重物42，该失衡重物附设于最下方斜槽段38的周向的一个点或一部分上，从而使得布料槽20＂相对于其旋转轴线A失衡。借助于失衡重物42，使得斜槽段38的重心相对于布料槽20＂的纵向轴线是偏心的。如应当理解的，这种失衡重物42也可以设置在不同的斜槽段处或者设置在多个或所有斜槽段32、34、36、38处(参照图7)，从而使得布料槽20＂失衡。此外，如果需要的话，可以将一个或多个接合轴线的偏离与失衡重物42结合起来应用。

从以下对图1至图3的描述中，根据本发明的加料装置10、10′、10＂的运转将更加显而易见。尽管使用了第一实施例的参考标号，但应当理解的是，以下的描述也应用于第二、第三以及第四实施例。

图1示出了停止时的布料槽20，即，当布料槽20不旋转时。如图1中所示，布料槽20和加料装置10的剩余部分(未示出)一起安装在鼓风炉的顶部上，即，炉喉44上。布料槽20形成铰接管，由于旋转接头40可自由枢转，该铰接管在停止时是基本垂直的。可以注意到，在停止时，布料槽20允许中心加料，即，允许将炉料引导至竖炉的加料表面的中心区域(也被称作料线)。特别地，关于中心加料，应当理解的是，对于每对相邻的斜槽段(32-34)、(34-36)、(36-38)，就漏斗顶角和漏斗出口直径而言，下斜槽段小于上斜槽段，如图1中所示。从而实现居中效果，以使炉料流汇聚在最下方的斜槽段38的出口处。从而，在中心加料期间以及周向加料期间，实现了提高炉料的定位(targeting)。

图2示出了具有绕轴线A的给定转速ω的布料槽20的构造。如应当理解的，布料槽20被构造为，形成依据布料槽20的转速ω将块状炉料径向地分布到加料表面上的弯曲通道。这由于斜槽段32、34、36、38与入口通道30之间的可自由枢转连接并且利用了离心力的作用而得以实现。由于离心力与转速ω的平方成正比，因此布料槽20的弯曲度以及由此炉料在径向方向上的冲击点可以仅通过调节转速来调节。布料槽20无需其他驱动。因此，由于布料槽20(20′、20＂或20″′)的设计，加料装置10(或10′或10＂)允许仅通过布料槽20的旋转来实现炉料的周向和径向分布。从而，加料装置10(或10′或10＂)能够实现各种加料轮廓，而无需复杂的驱动设备。应当注意的是，由于斜槽段32、34、36、38的漏斗形结构，因此实现了斜槽段和入口通道30的部分穿插交叠布置，从而维持在周向和纵向上封闭的管状炉料通道直到最大弯曲度。

图3示出了如图2中所示的弯曲的布料槽20的透视图。尽管图中示出了具有旋转对称的截头圆锥形表面外形的斜槽段32、34、36、38，但应当理解的是，斜槽段无需在周向上封闭。斜槽段例如可以为槽形，即，一侧开口。然而优选的是，斜槽段被构造成，防止炉料在离开最下方的斜槽段38之前受到空气阻力，从而避免不必要的分离。此外，应当注意的是，由于与现有技术的斜槽相比布料槽20的总长度大很多，故减少了现有技术装置中的分离。

图7示出了布料槽的又一实施例20″′，该布料槽包括四个互连的斜槽段32、34、36、38，这四个斜槽段形成了具有给定转速ω′的弯曲通道。作为对图6的实施例的扩展，图7的布料槽20″′的每个斜槽段32、34、36、38均包括一个相应的失衡重物52、54、56、58，这些失衡重物分别附设于其斜槽段32、34、36、38。三个上部失衡重物52、54、56中的每个都被构造并附设至其相应的斜槽段32、34、36，从而形成用于限制后续(即，紧接着下游)斜槽段的最大倾角的机械限位止挡60、62、64。尽管未示出，但应当理解的是，对于最上方的斜槽段32，可以容易地将不具失衡作用的专用挡块设置在例如上入口通道30或最上方的旋转接头上。在转速ω′下(以及对于给定质量的炉料流在任何>ω′的更高的转速下)，每个后续漏斗形的斜槽段34、36、38的上边缘分别邻接失衡重物52、54或56的下表面。其它结构也是可性的，例如，后续的失衡重物彼此邻接。通过限制每个斜槽段32、34、36、38的最大倾角并从而限制布料槽20″′的最大弯曲度，可以避免斜槽20″′与炉壳的碰撞。此外，可以加入炉料的最大半径从而得到限制，例如，以防止炉料与炉壳的碰撞。图7示出了最下方斜槽段38的最大倾角α。如从图7显而易见的是，从最上方的斜槽段32到最下方的斜槽段38，每个相应的斜槽段32、34、36、38的倾角增大。可以注意到，不考虑限位止挡的存在，对于给定转速，整体可达到的角度α将取决于斜槽段的总数并随之增大。如应当理解的，限位止挡60、62、64使得处于最大弯曲结构中的布料槽20″′也能够稳定，尤其是当转速被设置为，等于或大于所有斜槽段32、34、36、38均处于最大倾斜时的最低速度。

在确定转速与径向冲击点之间的关系时，当然必须考虑到布料槽20上的炉料的重量和向心作用。这可以通过本领域技术人员易于获知的分析方法或经验方法来实现。尽管当旋转中的布料槽20处于平衡时，可以实现基于布料槽20的离心弯曲的周向分布，但优选的是，提供一种具有预置失衡结构的布料槽20、20′。这种预置的失衡可以有助于简化对斜槽弯曲度的控制，并且减少给定弯曲度所需的转速。

Claims (22)

1.一种用于竖炉的加料装置(10；10′；10″)，包括：

布料槽(20；20′；20″；20′″)，绕垂直的旋转轴线(A)被可旋转地支撑，以及

变速驱动装置(26)，连接至所述布料槽，以使所述布料槽旋转，从而将块状炉料沿周向方向分布到加料表面上，

其特征在于，

所述布料槽包括多个斜槽段(32、34、36、38)，所述多个斜槽段通过铰接以自由铰接的方式互连，从而能够形成由于离心力的作用将块状炉料沿径向方向分布到所述加料表面上的弯曲通道，所述通道的弯曲度由于离心力的作用依据所述布料槽的转速而变化。

2.根据权利要求1所述的加料装置，其中，所述布料槽(20；20′；20″；20′″)相对于其旋转轴线(A)是失衡的。

3.根据权利要求2所述的加料装置，其中，至少一个斜槽段(38)包括失衡重物(42；52、54、56)。

4.根据权利要求2所述的加料装置，其中，至少一对相邻的斜槽段(36-38)通过旋转接头(41)互连，所述旋转接头的接合轴线在停止时偏离所述旋转轴线。

5.根据权利要求3所述的加料装置，其中，至少一对相邻的斜槽段(36-38)通过旋转接头(41)互连，所述旋转接头的接合轴线在停止时偏离所述旋转轴线。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的加料装置，其中，所述布料槽包括通过铰接互连的至少三个斜槽段(32、34、36、38)。

7.根据权利要求6所述的加料装置，其中，所述斜槽段(32、34、36、38)沿料流方向具有相等的长度。

8.根据权利要求7所述的加料装置，其中，所述斜槽段(32、34、36、38)为漏斗形的。

9.根据权利要求8所述的加料装置，其中，对于一对包括上斜槽段和下斜槽段的两个相邻的斜槽段(32-34；34-36；36-38)，下斜槽段具有比上斜槽段小的顶角和小的出口直径。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的加料装置，其中，每对相邻的斜槽段(32-34；34-36；36-38)均通过旋转接头(40)互连。

11.根据权利要求10所述的加料装置，其中，对于一对包括上斜槽段和下斜槽段的两个相邻的斜槽段(32-34；34-36；36-38)，所述旋转接头(40)将上斜槽段的下端部连接至下斜槽段的上端部。

12.根据权利要求9所述的加料装置，其中，每对相邻的斜槽段(32-34；34-36；36-38)通过旋转接头(40)互连，对于一对相邻的斜槽段(32-34；34-36；36-38)，所述旋转接头将上斜槽段的下端部连接至下斜槽段的上端部。

13.根据权利要求10所述的加料装置，其中，所述旋转接头(40；41)的接合轴线垂直于所述布料槽的所述旋转轴线(A)，且所述旋转接头的接合轴线为平行的。

14.根据权利要求12所述的加料装置，其中，所述旋转接头(40；41)的接合轴线垂直子所述布料槽的所述旋转轴线(A)，且所述旋转接头的接合轴线为平行的。

15.根据权利要求1至5中任一项所述的加料装置，其中，所述斜槽段(32、34、36、38)通过可自由枢转的接头(40)互连，所述接头被构造成使得所述布料槽在停止时形成垂直的通道。

16.根据权利要求14所述的加料装置，其中，所述斜槽段(32、34、36、38)通过可自由枢转的接头(40)互连，所述接头被构造成使得所述布料槽在停止时形成垂直的通道。

17.根据权利要求1至5中任一项所述的加料装置，其中，所述布料槽包括连接至所述变速驱动装置(26)的可旋转支撑的上入口通道(30)，并且其中，最上方的斜槽段(32)连接至所述入口通道的下端。

18.根据权利要求16所述的加料装置，其中，所述布料槽包括连接至所述变速驱动装置(26)的可旋转支撑的上入口通道(30)，并且其中，最上方的斜槽段(32)连接至所述入口通道的下端。

19.根据权利要求1至5中任一项所述的加料装置，其中，所述布料槽包括用于限制每个斜槽段的最大倾角的限位止挡(60、62、64)。

20.根据权利要求18所述的加料装置，其中，所述布料槽包括用于限制每个斜槽段的最大倾角的限位止挡(60、62、64)。

21.鼓风炉，包括根据权利要求1至20中任一项所述的加料装置。

22.布料槽(20；20′；20″；20″′)，用于根据权利要求1至15中任一项所述的加料装置，所述布料槽包括多个斜槽段(32、34、36、38)，所述多个斜槽段通过铰接以自由铰接的方式互连，从而形成由于离心力的作用将块状炉料沿径向方向分布到加料表面上的弯曲通道，所述通道的弯曲度由于离心力的作用依据所述布料槽绕其纵向轴线(A)的转速而变化。

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