DE2320532A1

DE2320532A1 - Verfahren zur begichtung eines schachtofens

Info

Publication number: DE2320532A1
Application number: DE19732320532
Authority: DE
Inventors: Edouard Legille; Rene Mahr
Original assignee: Anciens Etablissements Paul Wurth SA
Current assignee: Paul Wurth SA
Priority date: 1972-07-05
Filing date: 1973-04-21
Publication date: 1974-01-24
Also published as: FR2191714A5; BE801931A; DE2320532C2; JPS4952704A; LU65660A1; GB1429502A

Description

Saarbrücken, den 19.4.1973 -/ti

PATENTANMELDUNG

S.A. des Anciens Etablissements PAUL WURTH,

32, rue. d'Alsace
Luxembourg

Verfahren zur Begichtung eines Schachtofens.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufgabe von Rohmaterial in einen Schachtofen, insbesondere in einen-Hochofen -unter Verwendung einer Schüttgut-Verteilereinrichtung, welche zentral im Hochofenkopf angebracht ist.

Wenn in der Vergangenheit die spezifische Produktion eines Hochofens mit 1,0 Tonnen/m3 Nutzinhalt X 24 Std als

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normal galt, so werden in Zukunft OTenproduktionen von 2,0 - 2,5 Tonnen/m3 Nutzinhalt X 24 Std als normal anzusehen sein. Um dieses, für die Zukunft gesteckte Ziel zu erreichen, werden verschiedenartige Wege eingeschlagen. Einerseits werden die Pro dukt ions einheit en, unter anderem die Hochöfen, vergrössert. Jedoch bestehen nach den heutigen Erkenntnissen Zweifel ob eine weitere Vergrösserung noch in lukrativer Weise verwirklicht werden kann, da die Ofengrössen mit den heute üblichen Gestelldurchmessern sicherlich als oberste Grenze angesehen werden dürfen. Umsomehr ist man andererseits bestrebt, eventuelle Wirtschaftlichkeitslücken an bestehenden Anlagen aufzuspüren und zu-entfernen, was zu einer wesentlichen Steigerung der Ofenproduktion beiträgt. Neben den Forderungen der Hochöfner nach einem erhöhten Gegendruck und einer erhöhten Temperatur an der Gicht wird vor allem aber eine Verbesserung der Aufgabe des Rohmaterials, der sogenannten Begichtung angestrebt. Eine gleichbleibende Gichthöhe sowie eine gleichmässige Rohmaterialschicht als Gichtablage bilden ein Optimum des Hochofenprozesses nach dem heutigen Stand der theoretischen Erkenntnisse.

Die bekannten Begichtungsanlagen, wie beispielsweise jene, welche mit Ausgleichkamraerr und Begich.tungsglo.cken arbeiten, haben die in der Vergangenheit gestellten Forderungen der Hochöfner einigermassen befriedigend gelöst. Jedoch weisen sie äusserst schwerwiegende Nachteile auf, welche sich auf die Weiterentwicklung des Hochofenprozesses eher hemmend auswirken. So- wird, die Materialaufgabe von diesen Anlagen immer nur gemäss einer Konfiguration, der sogenannten, charakteristischen, trichterförmigen M-Kurve "vorgenommen. Selbst ein Anbringen von beweglichen Schlagpanzermänteln kann nur eine geringfügige Verbesserung herbeiführen. Eine

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ungleichmässige Ofendurchgasung sowie ein schwierig regelbarer und kontrollierbarer Ofengang sind die unausbleiblichen Polgen dieser nachteiligen Begichtung. ITur bis zu einem -gewissen Grade kann ein Gegensteuern mit Hilfe der Heissluftzufuhr über die Düsenstöcke diese unterschiedliche Durchgasung des Ofens kompensieren. In jedem' Falle aber bleibt die Ausbeute des Hochofens vermindert und ist weit vom angestrebten Optimum entfernt.

Die strenge Abdichtung der Gicht gegenüber der AussenatmoSphäre zur Erhöhung des Gegendruckes scheint weiterhin ein technisch schwierig lösbares Problem für die Konstrukteure darzustellen. Die Vielzahl der auf diesem speziellen Gebiete vorhandenen Veröffentlichungen geben einen aufschlussreichen Einblick über die investierten Bemühungen und Kapitale, die zur Lösung dieses Problems aufgebracht werden. Jedoch, wie es scheint, ist der erzielte Erfolg gering im Vergleich zu den investierten Arbeitskräften.

Statt an der Weiterentwicklung von Gloekenbegichtungsanlagen zu arbeiten, und dies bei geringen Erfolgsaussichten, wurden von der Anmelderin Versuche unternommen, die bekannten Anlagen durch glockenlose Begiehtunsvorrichtungen zu ersetzen, welche die oben angeführten Nachteile soweit als möglich beseitigen. So wurde erstmalig durch die deutsche Patentanmeldung B"⁰ P 20 35 458.9-24 eine glockenlose Schüttanlage bekannt. Gemäss dieser Patentanmeldung ist eine drehbare und mit Bezug auf die Ofenlängsachse fallwinkelverstellbare Verteilereinrichtung zentral im Hochofenkopf angeordnet, wobei die Fallwinkeleinstellung der Verteilerschurre unabhängig von der Drehung vorgenommen wird.

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Zur erhöhten Verständlichkeit des Verfahrens so wie es später beschrieben wird, wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der glockenloseü Begiehtungsanlage· nachfolgend kurz erläutert in Bezug auf die beiliegende Figur, welche einen Längsschnitt durch die Anlage zeigt.

Dem Hochofenkopf 1 ist eine glockenlose Begichtungsanlage aufgesetzt, die sich im wesentlichen aus einer im Schachtofenkopf zentrisch angeordneten drehbaren'^' und in Bezug auf die Ofenachse winkelverstellbaren Drehschurre 2, einer zentrisch angeordneten.Stau- und Einlaufstrecke 3, die der Drehschurre -2 das Begichtungsmaterial zuführt und zwei oder mehr Vorratsbunker 4, 4', die abwechselnd das Material in die Einlaufstrecke 3 einspeisen, zusammensetzt. Der Möller wird den Vorratsbunkern 4, 4^! \ mittels Skips 5, 5¹ über einen verschiebbaren Einfülltrichter

6 oder mittels Band über eine umstellbare Einfüllschütteinrichtung zugeführt. Die Vorrätsbunker 4, 4' sind vorzugsweise als Druckschleusen ausgebildet um den Schachtkopf beim Begichten-gegen die AussenatmoSphäre abzudichten. Hierzu sind die Begichtungsschleusen 4, 4' durch obere Dichtklappen

7 bzw. 8 und untere Dichtklappen 7' bzw. 8' abgeschlossen, die im geöffneten Zustand aus dem Materialstrom gefahren werden.

Beim Einfüllen des Begichtungsgutes in die Schleusen 4, 4' bzw. beim Begichten in den Ofen werden die Dichtklappen 7, 7¹ bzw. 8, 8'- in üblicher bekannter Weise im Begichtungsfekt geöffnet bzw. geschlossen, wobei der Druckausgleich jeweils in an sich bekannter Weise vorgenommen -wird. Die Schleusen 4 bzw. 4' sind an ihrem oberen Teil über lösbare Flanschverbindungen 23 bzw. 23' mit Einlaufstützen 24 bzw. 24' versehen, und an ihren Ausläufen

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ebenfalls durch lösbare Flanschverbindungen 37 bzw. 37' mit einem zugehörigen Auslaufkanal 12 bzw. 12' verbunden. Die Flanschverbindungen 23 bzw. 23' und 37 bzw. 37' gestatten ein schnelles Auswechseln der Schleusentaschen 4 bzw. 4'. Desweiteren sind Zwischenbunker 4, 4' über Rollen 9, 9' und 10, 10· auf Tragschienen 11 verschiebbar abgestützt.

Die beiden Auslaufkanäle 12 bzw. 12' münden in den zentralen Einlauf- und Staukanal 3 ein jeweils unter einem Winkel von vorzugsweise 45° zur Senkrechten. Die Auslaufkanäle 12 bzw. 12' sind am zentralen Stau - und Einlaufkanal 3 mittels verschraubten Flanschverbindungen befestigt Am oberen Teil des zentralen, vertikalen Einlaufkanals. 3 ist eine horizontal verschiebbare Blende 27 vorgesehen, welche in den Einlaufkanal 3 eingeschoben werden kann und so den Hochofenkopf gasdicht abschliesst. Dies wird z.B. der Fall sein beim Ausbau einer der unteren Dichtklappen 7¹ bzw. 8' wobei dann der Gichtdruck im Hochofenkopf gegen die Aussenatmosphäre isoliert wird. Zum Ausbau eines Vorratsbunkers 4 bzw. 4' oder eines Auslaufkanals 12 bzw. 12' wird zum Abdichten die untere Dichtklappe 7' bzw..8' verwendet, welche im Formalfall hierzu vollends genügt.

Für die Kontrolle des Materialstroms zur Verteilerschurre 2 während dem Begichtungsvorgang sind in den Auslaufkanälen 12 bzw. 12' um eine Achse drehbewegliche Drosselklappen 13 bzw. 13' vorgesehen. Die Auslaufkanäle 12 bzw. 12' können mit den Drosselklappen 13 bzw. 13' abgeschlossen werden in Bezug auf das Aufgabematerial jedoch nicht auf den Grichtdruck. Die Drosselklappen 13 bzw. 13' haben keine Dichtungsaufgabe zu erfüllen. Sie werden mittels einem aussenliegenden Antrieb 14 bzw. 14' über die Drehachse 15 bzw. 15' und einem Hebelarm 16 bzw. 16' in und aus dem Materialstrom geführt. Wie in der Figur gezeigt, sind die

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beiden Drosselklappen 13, 13' als Helmförmige Klappen ausgeführt und dienen zur Regelung der Materialaufgäbe auf die.Schurre 2. Der Materialabfluss aus den Vorratsbunkern 4 bzw. 4' wird durch eine bestimmte, von der · Materialart und Materialkörnung abhängige mittlere Stellung der Drosselklappe 13 bzw. 13' vorgeregelt. Durch Korrektursignä-e, die von einer Gewichts- bzw. Mengenmessung der Bestmenge an Möliermaterial in den beiden Zwischenbunkern 4, 4' erzeugt werden, wird die Vorregelung der Drosselklappe 13 bzw. 13' nachgeregelt bzw. korrigiert. Oder aber zwischen zwei Begichtungsvorgängen wird für den nächsten Vorgang eine neue mittlere Drosselklappenstellung errechnet in Funktion der erzielten Ergebnisse des vorher·^ gehenden BeschickungsVorganges.

Die Gewichtsmessung des Möllermaterials in

den beiden Zwischenbunkern 4 bzw. 4' wird von zwei weglosen Lastmesszellen 17 bzw. 17' vorgenommen. Die Lastzellen 17 bzw. 17' sind an den Stellen 18 bzw.l8* an der Unterseite der Tragschiene 11 starr befestigt. Zur Gewichtsmessung, im Gegensatz zu einer eventuellen Volumenbestimmung wird ein Fix- oder Referenzpunkt für die Lastzellen 17 bzw. 17' benötigt. Dieser Referenzpunkt wird von der Befestigungs- . .stelle 18 bzw. 18·, an der Unterseite der Tragschiene 11 gebildet. An der Aussenseite des Vorratsbunkers 4 bzw. 4' ist eine Einrichtung 19 bzw. 19' angebracht durch welche der Zwischenbunker 4 bzw. 4¹ mittels einem Drehgelenk 20 bzw. 20' an die Lastzelle 17 bzw. 17' auf gehäng, wird.

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Der Zwischenbunker 4 "bzw. 4¹ darf nicht starr mit dem Hochofenkopf 1 verbunden werden da sonst eine Gewichtsmessung in den Zwischenbunkern nicht mehr möglich wäre.

Die Verbindung zwischen dem Auslauf des Vorratsbunkers 4 bzw. 4¹ und der zentralen Einlauf- und Staustrecke 3, welche starr mit dem Hochofenkopf 1 verbunden ist wird jeweils wie vorhergehend beschrieben über einen um 45° zur Vertikalen geneigten Aus lauf kanal 12 bzw. 12' hergestellt, wobei der Auslaufkanal 12 bzw. 12' eine starre, ditcksichere Schutz- oder Aussenhülle 30 bzw. 30', eine innere rohrförmige Material-Auslaufrinne 31 bzw. 31' und die Dosiereinrichtung 13 bzw. 13' umfasst. Die Aussenhülle 30 bzw. 30' ist an ihrem oberen Ende mit einem !Plansch 25 bzw. 25' , und an ihrem unteren Ende mit einem weiteren Plansch 35 bzw. 35' versehen. An der Aussenhülle 30 bzw. 30' ist weiterhin eine Steuereinrichtung für die Dosierklappe 13 bzw. 13' angebracht. Da die Dosierklappe 13 bzw. 13' über den Hebelarm 16 bzw. 16' mit der Dreh- und Verstellachse 15 bzw. 15' verbunden ist, und während dem Dosiervorgang um diese Achse 15 bzw. 15' gedreht wird, ist die Aussenhülle 30 bzw. 30" so ausgelegt, dass die Klappe 13 bzw. 13' im geöffneten Zustand in eine vorgesehene Aussparung 32 bzw. 32' der Aussenhülle 30 bzw. 30' geführt wird. Am Mantel der Aussparung 32 bzw. 32' ist zwecks Inspektion oder Ausbau der Dosierklappe 13 bzw. 13' eine Luke vorgesehen, welche während dem Hochofenbetrieb mit einem Blindflansch 41 bzw. 41' gegenüber der AussenatmoSphäre abgedichtet ist; Die innere rohrförmige Materialauslaufrinne 31 bzw. 31' ist an ihrer Innenseite mit einem abriebfesten Ueberzug versehen, um eine Abnützung der Rinne 31 bzw. 31' durch die Reibung des Möllermaterials auf ein Minimum zu beschränken.

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Um eine begrenzte Winkelverstellung der Rinne bzw. 31' in Bezug auf den Zwischenbunker 4 bzw. 4' zu gestatten, ist ein erster, überspannter Wellenkompensator 22 bzw. 22' durch einen oberen Flansch 38 bzw. 38' am Aussenmantel des Vorratsbunkers 4 bzw. 4' angeschweisst, und über einen unteren Flansch 37 bzw. 37' an den o'beren Flansch 25 bzw. 25' der Aussenhülle des Auslaufkanals 12 bzw. 12' angeschraubt. Ein zweiter überspannter Wellenkompensator 21 bzw. 21' ist über einen oberen Flansch 39 bzw. 39' mit dem unteren Flansch 35 bzw. 35'■ der Aussenhülle des Auslauf kanals 12 bzw. 12', und über einen unteren Flansch 26 bzw. 26' an einen Flansch 40 bzw. 40' am zentralen Einlaufkanal 3, angeschraubt,

Durch das Drehgelenk 20 bzw. 20·, den oberen überspannten Wellenkompensator 22 bzw. 22' und den unteren überspannten Wellenkompensator 28 bzw. 28' wird zwischen dem Fixpunkt 18 bzw. 18' der Lastzelle 17 bzw. 17' und dem starr am Hochofenkopf 1 befestigten zentralen Einlauf- und Staukanal 3 eine Dreipunktgelenkverbindung geschaffen. Die in vertikaler Richtung auftretenden Kraft- und ■Verschiebungskomponenten werden durch diese Dreipunktgelenkverbindung aufgefangen und in Winke !verschiebungen umgesetzt. Der Zwischenbunker 4 bzw. 4¹ kann daher als annähernd frei an der Lastzelle 17 bzw. 17' hängend betrachtet werden.

Sämtliche durch Druck- und Temperatureinflüsse hervorgerufenen Differentialverschiebungen des Hochofenkopfes und dessen unmittelbaren Ausbauten unterhalb der Vorratsbunker 4 und 4', die eine Beeinträchtigung der Gewichtsmessung hervorrufen wurden, werden mit Hilfe der oben beschriebenen Dreipunktgelenkbogenkonstruktion in Winkelverschiebungen umgesetzt. Desgleichen lassen sich durch diese Verbindungsart die unvermeidlichen, masslichen Toleranzen bzw. Abweichungen beim Einbau der einzelnen Teil-

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elemente kompensieren. Diese Befestigungsart ermöglicht ein Fernhalten sämtlicher Parasitkräfte von dem Messaggregat oder Lastzelle 17 "bzw. 17' wobei sämtliche Kräfte und Verschiebungen von den Kompensatoren aufgefangen und in eine Winkeländerung des zwischen den Kompensatoren 21 und 22 bzw. 21' und 22' befindlichen Auslaufkanals 12 bzw. 12' zu seiner ursprünglichen Lage umgesetzt werden. Hierbei sei noch hervorgehoben, dass durch eine Lageänderung des Auslaufkanals 12 bzw. 12· der¹ Vorratsbunker 4 bzw. 4' aus seiner ursprünglichen Lage lediglich um den Aufhängepunkt 20 bzw. 20' gedreht wird.

Während hier ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der glockenlosen Begichtungsanlage beschrieben wurde, so ist es selbstverständlich, dass eine andere Ausgestaltung der einzelnen Elemente die Erfindung in keiner Waise einschränkt und dass die glockenlose Anlage gemäss der Figur nur als Beispiel gedacht ist..

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Begichtung eines Hochofens mit Hilfe der gemäss der Figur beschriebenen Anlage zu entwickeln, welches eine möglichst gleichmässige Möllerverteilung an der Gicht gestattet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine mit konstanter Geschwindigkeit drehende Schüttgut-Verteiler einrichtung konzentrische Kreise beschreibt, dass der Fallwinkel der Verteilereinrichtung in Bezug auf die Hochofenzentralachse stufenweise eingestellt wird, wobei dieser Fallwinkel so errechnet ist, dass die Abstände zwischen, den einzelnen, von der Verteilereinrichtung beschriebenen konzentrischen Kreisen gemäss einer annähernd quadratischen Funktion von der Hochofenwand bis zur Ofenzentralachse hin zunehmen, und dass eine pro Zeiteinheit gleichbleibende Menge

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oder ein pro Zeiteinheit gleichbleibendes Gewicht an Beschickungsgut der Verteilereinrichtung zugeführt und von letzterer an der Gicht verteilt wird.

Um eine gleichmässige Verteilung des Möllermaterials über den gesamten Gichtquerschnitt zu erreichen, müssen also "bei gleichbleibender Drehgeschwindigkeit der Verteilerschurre und bei gleichbleibender Möllerzufuhr pro Zeiteinheit, die, von der Schurre beschriebenen konzentrischen Ringe, an der Hochofenwand näher aneinanderliegen als gegen die Hochofenzentralachse hin, Durch diese unterschiedlichen Abstände zwischen den einzelnen konzentrischen Eingen wird während der Begichtung eine Korrektur vorgenommen, wobei die pro Zeiteinheit gleichbleibende Möllerzufuhr zur Verteilerschurre in eine pro "Einheit des Gichtquerschnitts gleichbleibende Möllermenge umgewandelt wird. Diese notwendige Korrektur ist dadurch zu erklären, dass die pro Zeiteinheit von der Schurre mit Aufgabegut versorgten Flächensegmente der Gicht an den äusseren konzentrischen Hingen grosser sind als an den Ringen, die näher zur Ofenzentralachse hin liegen. Das Grössenverhältnis zwischen den Flächensegmenten an den äusseren Ringen und jenen an den inneren Ringen nimmt gemäss einer annähernd quadratischen Funktion ab. Bei gleichbleibenden Abständen zwischen den einzelnen, von der Schurre beschriebenen konzentrischen Ringen, würde die Höhe der Materialäblage an der Gicht von der Hochofenwand zur Zentralachse hin gemäss dieser selben quadratischen Funktion zunehmen. Da nun aber eine gleichbleibende Materialhöhe angestrebt wird, müssen die Abstände zwischen den einzelnen konzentrischen.Ringen gemäss dieser quadratischen Funktion von der Wand des Hochofens zur Zentralachse hin abnehmen, um diese unterschiedliche Materialablage auszugleichen. Durchgeführte Versuche haben ergeben, dass die Zwischenräume zwischen den einzelnen konzentrischen

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Ringen durch ein Verlaufen des Beschickungsgutes aufgefüllt werden,. um eine annähernd gleichmässige Materialhöhe zu bilden.

Die von der Verteilerschurre beschriebene Konfiguration sowie die Materialablage an der Gicht sind im voraus willkürlich bestimmbar in Funktion von drei Hauptparametern, der Drehgeschwindigkeit, der Fallwinkeleinstellung der Verteilerschurre und der, der Schurre zugeführten Materialmenge pro Zeiteinheit. Diese drei willkürlich bestimmbare und regelbare Parameter erlauben ein Vielzahl von Varianten, nach denen das angestrebte Ziel, eine gleichmässige Höhe der Materialablage an der Gicht erreicht wird. Das oben angeführte Verfahren, gemäss dem bei gleichbleibender Materialzufuhr pro Zeiteinheit, die Verteilerschurre bei gleichbübender Drehgeschwindigkeit konzentrische Kreise beschreibt, und der Neigungswinkel der Schurre in Bezug auf die Hochofenzentralachse so eingestellt ist, dass die Abstände zwischen den einzelnen konzentrischen Kreisen von der Wand des Hochofens hin zur Zentralachse gemäss einer annähernd quadratischen Funktion zunehmen, ist nur eine von dieser Vielzahl an Vamnten, und stellt nur ein Durchführungsbeispiel dar, welches in keiner We'ise auf die Erfindung einschränkend wirkt.

So ist es durchaus ersichtlich, dass die Verteilerschurre statt konzentrischer Kreise eine Spirale beschreibt, wobei der Abstand zwischen den einzelnen Spiralringen an der Hochofenwand zur Zentralachse hin gemäss einer annähernd quadratischen Funktion zunimmt. Die Drehgeschwindigkeit der Verteilerschurre und die Zulaufmenge des Beschickungsgutes pro Zeiteinheit werden als konstant vorausgesetzt.

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Desweiteren ist es durchaus möglich, eine gleichbleibende Hölie der Materialablage an der Gicht zu erreichen, dass die Schurre konzentrische Kreise oder eine Spirale ■beschreibt wobei der Abstand zwischen den einzelnen konzentrischen Kreisen oder Spiralringen gleich bleibt, dass die Drehgeschwindigkeit der Verteilersehürre konstant bleibt und dass die Möllerzufuhr pro Zeiteinheit zur Verteilerschurre geregelt wird gemäss einer im voraus errechneten Funktion.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist, bei konstanter-Materialzufuhr pro Zeiteinheit zur Schurre und bei gleichbleibenden Abständen zwischen den von der Schurre beschriebenen einzelnen konzentrischen Kreisen oder Spiral-, ringen, die Drehgeschwindigkeit der VerteilerschurK selbst nicht mehr konstant und wird geregelt in Funktion von Erfahrenswerten oder Berechnungen.

Während in den hier angeführten Beispielen jeweils zwei Parameter als konstant vorausgesetzt sind und der dritte geregelt wird, so ist es durchaus ersichtlich, dass zwei oder sogar drei Parameter geregelt werden können. Jedoch erfordert dies eine mehr oder weniger aufwendige und komplexe Anlage bzw. Regelung.

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Claims

PATEN-T-ANSPEUCH

1. Verfahren zur Begichtung eines Schachtofens, insbesondere eines Hochofens, unter Verwendung einer glockenlosen Begichtungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit konstanter Geschwindigkeit drehende Schüttgut-Verteilereinrichtung konzentrische Kreise beschreibt, dass der Fallwinkel der Verteilereinrichtung in Bezug auf die Hochofenzentralachse stufenweise eingestellt wird,, wobei dieser Fallwinkel so errechnet wird, dass die Abstände zwischen den einzelnen, von der Verteilereinrichtung beschriebenen konzentrischen Kreisen gemäss einer annähernd quadratischen Funktion von der Hochofenwand bis zur Ofenzentralachse hin zunehmen, und dass eine pro Zeiteinheit gleichbleibende Menge oder ein pro Zeiteinheit gleichbleibendes Gewicht an Beschickungsgut der Verteilereinrichtung zugeführt und von letzterer an der Gicht verteilt wird.

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