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EP1187940B1 - Beschickungsvorrichtung für einen schachtofen - Google Patents

Beschickungsvorrichtung für einen schachtofen Download PDF

Info

Publication number
EP1187940B1
EP1187940B1 EP00938811A EP00938811A EP1187940B1 EP 1187940 B1 EP1187940 B1 EP 1187940B1 EP 00938811 A EP00938811 A EP 00938811A EP 00938811 A EP00938811 A EP 00938811A EP 1187940 B1 EP1187940 B1 EP 1187940B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
feed
feed device
main body
chute
drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Revoked
Application number
EP00938811A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1187940A1 (de
Inventor
Franz-Josef Irnich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Z&J Technologies GmbH
Original Assignee
Z&J Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7912543&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1187940(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Z&J Technologies GmbH filed Critical Z&J Technologies GmbH
Publication of EP1187940A1 publication Critical patent/EP1187940A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1187940B1 publication Critical patent/EP1187940B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Revoked legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/18—Bell-and-hopper arrangements
    • C21B7/20—Bell-and-hopper arrangements with appliances for distributing the burden
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/10—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
    • F27B1/20—Arrangements of devices for charging

Definitions

  • the invention relates to a loading device for a Shaft furnace, in particular blast furnace, with a loading chute, the top and bottom of each rotated separately are.
  • a somewhat different arrangement, as described in DE 295 15 419 U1 comprises a rotating chute with a rotating drivable cylindrical housing, several at the outlet the feed chutes connected to the housing with different radial extension and one arranged in the housing Distribution chute, the end of which is a loading chute opens and is rotatable with the housing, the Distribution chute adjustable within the housing and the Assignment to the feed chutes is selectable.
  • the feed profile can be set specifically be, however, it is constructive and the use of materials ago relatively expensive.
  • Another rotatable exposure device known from DE-AS 1 169 474 includes a plurality of circumferentially distribution chutes distributed in a circle as well as additional a center and an outer distribution chute, all of them be filled via a suitably guided funnel chute. With this arrangement there is no freely selectable setting the mouth at any point on the shaft cross-section possible, and it is also expensive in terms of materials and construction.
  • the owner is a loading device for shaft furnaces known, the core of which is an angle adjustable with respect to the furnace axis Distribution chute with a universal joint suspension is by means of a suitable adjusting mechanism is pivotable about two mutually perpendicular axes.
  • This The device enables a finely targeted introduction of the feed material to predetermined points of the shaft cross-section, but has a structurally complex drive large space requirement.
  • JP-A 63 096 205 is a loading device known, which differs from that of claim 1 only in that that one of two rotary drives not only on the top of the Loading chute, but also works via a planetary gear, on the lower part of the loading chute, which with the other rotary drive, is also connected via the planetary gear.
  • the drive connections via the planetary gear ensure an even discharge through the rotation; the second named rotary actuator enables uniform discharge in the radial direction.
  • the present invention has for its object a to provide a simplified loading device of the type described in JP-A, which can be implemented in a space-saving and material-saving manner. Especially The design effort for the drive of the two-part should Feed chute compared to the latter prior art be significantly reduced.
  • the loading device according to the invention is geared technically characterized by a minimal construction. There are only a few Sprocket-pinion connections required to get the desired one Relative movements between the upper and lower part of the loading chute receive.
  • the solution according to the invention is mechanically highly resilient, easy to control, low noise and low wear. The space requirement for the gear connection between drives and loading chute is minimal.
  • the top and bottom are essentially cylindrical - in particular elliptical or semi-elliptical - shaped (tubular) and forming - at corresponding rotational position of the lower part relative to the Upper part - a total of one at an angle to the outlet of the base body attached two-part pipe.
  • the drive of the housing (and upper part) is known per se Advantageously with an electric motor Pinion-sprocket arrangement realized, the one with the pinion of the drive electric motor meshing gear ring is rotatably connected to the base body.
  • the drive too the lower part comprises in an advantageous embodiment Sprocket-sprocket arrangement, the associated sprocket the outlet of the base body in particular rotatable encloses.
  • On this latter ring gear is in a first appropriate design attached a push rod assembly, the over joints at one end with the ring gear and via joints at the other end with the lower part of the loading chute connected is.
  • the drive comprises an output shaft on the lower part of the loading chute a pinion is provided at the end adjacent to the lower part which is with a rotationally enclosing the lower part combs another ring gear.
  • the upper part as well as the lower part have expediently a rotation angle range of essentially 360 °.
  • the proposed solution is special advantageous in the version with at least two storage containers for a first and second load, which in open the base of the loading device and optionally can be emptied in these.
  • Feeding can be implemented for a version that has a feed control unit, the means on the input side for detecting the angle of rotation position of the upper part and of the lower part (and thus the current loading point) and on the output side flap drives for the material holding flaps assigned.
  • the preferred embodiment per Storage containers each have a material flow control valve and a includes gas-tight shut-off valve.
  • This valve arrangement is advantageously designed as a compact valve assembly, which is preferred as both over the shaft furnace as well compared to the storage container or the storage containers - together with the associated valve actuators - as a whole is movable.
  • An inlet flange of the shaft furnace is preferred over a flange of the valve assembly mentioned lying on this sealed, which is particularly reliable and durable using a compensator with a thermal expansion compensating Pressing device succeeds.
  • a such includes a hydraulic pressure device or - as such as from the applicant's EP 0 609 406 B1 known - thermodynamic pressure elements.
  • FIGS 1a to 1c show one in different views Feeding device 100 for a blast furnace 101 according to a first embodiment of the invention.
  • the loading device 100 Above the loading device 100 are a first and a second Storage containers 103, 105 for a first and second load arranged, each an outlet pipe 103a, 105a, which is formed by a material holding flap 103b, 105b is either closed or kept open.
  • the Outlet pipes 103a, 105a open at a right angle to each other in a hopper 106 for a base body 107 of the loading device, in which swiveling and through Swiveling one of the outlet pipes 103a, 105a assignable gastight flap 109 is arranged.
  • a chute 111 is flanged.
  • the feed chute 111 comprises an incline at the outlet 107a attached, tubular upper part 113 and a likewise tubular and with the same diameter as the top 113 formed lower part 115.
  • the parting plane between the Upper part 113 and the lower part 115 is parallel to the plane of the Outlet 107a, and a longitudinal axis (and at the same time axis of rotation) A1 of the base body 107 penetrates this plane vertically.
  • On this parting plane are the upper part 113 and the lower part 115 the feed chute 111 together via a bearing housing 117 rotatably connected.
  • connection is designed such that the lower part 115 about one to its longitudinal axis inclined, but parallel to and from the first axis of rotation A1 spaced axis of rotation A2 is rotatable.
  • Fig. 1a is with short-short-long dashed lines a second rotary position the chute 111 shown, in which in addition the Lower part 115 has a different angle of rotation relative to the upper part 113 has as in the designated with solid lines Position. (In the interest of clarity of presentation the elements are not in this second position designated by reference numerals.)
  • a first drive 119 is assigned to the base body 107, the first electric motor 121 with a first drive pinion 123 and one with the wall of the base body 107 firmly connected ring gear 125 includes.
  • the loading chute 111 is assigned a second drive 127, one second electric motor 129, a second drive pinion 131 and a second rotatably mounted relative to the base body 107 Has ring gear 133. Furthermore belongs to the second Drive 127 a via a further pinion 135 with the ring gear 133 meshing output shaft 137, which on its the lower part 115 adjacent end carries a further pinion 139, the in engagement with one of the feed chute lower part 115 rotatably attached ring gear 141 stands.
  • the output shaft 137 is via a bearing bush 137a and a clasp 113a mounted on the feed chute upper part 113.
  • Loaded goods received in the storage containers 103, 105 reaches after opening one or both material holding flaps 103b, 105b via the hopper 106, the base body 107 and the chute 111 at one point in the Interior of the blast furnace 101, on the one hand due to the angular position of the base body 107 and the loading chute upper part attached to it 113 and secondly by the Angular position of the feed chute lower part 115 relative to the upper part 113 is determined, as with the superimposed representation clarified some possible positions in Fig. 1b becomes.
  • actuation of the drives 119 and 127 is the Angular position of the housing 107 and thus the upper part 113 around the axis of rotation A1 on the one hand and the angular position of the lower part 115 set on the other hand about the axis of rotation A2.
  • the drives 119, 127 can each individually - i.e. at standstill the other drive - or together, namely then synchronous or asynchronous to each other, in operation be, which creates a variety of control options the supply quantity of the first and / or second load predetermined points in the interior of the blast furnace 101.
  • Figures 2a to 2c is one compared to the first Version modified with regard to the drive Version 100 'of a loading device shown.
  • Fig. 2b a section along the plane A-A in Fig. 2a.
  • FIG. 1b there are two different positions of the feed chute top 113 shown; however here is to every position of the top only one position of the lower part is shown.
  • the mouth of the lower part 115 through the engine 119 by means of the push rods 143, 145 about the second axis of rotation A2 each - i.e. in any position of the upper part 113 - is rotatable through 360 °.
  • Fig. 3 is a block diagram of a rough scheme for the Control of a loading device according to the first or outlined second embodiment explained above.
  • a control arrangement 200 also includes a process computer 201 allocated working memory 203 and program memory 205, with the control of an entire blast furnace process under Access to pre-stored data records and program sequences and the signals from (not shown) transducers executed on a blast furnace 101 (see the previous figures) becomes.
  • a drive control unit is arranged downstream of the process computer 201 207 and a feed control unit 209.
  • the drive control unit 207 effects a corresponding one Control of the motors 121, 129 for driving the upper part or lower part of the loading chute a positioning the discharge opening of the loading chute above the Blast furnace cross section.
  • the angular positions of the upper part or Lower parts are each by an angle encoder 211a, 211b detected and fed to the feed control unit 209 where them together with control signals from process computer 201 Control signals for the (not shown in the previous figures) Motors for actuating the material holding clamps 103b, 105b and the gas-tight flap 109 are processed, the filling of the first and / or second load in the loading chute depending on their current position and that specified via the process computer To control the feed profile.
  • control signals which, for example, the rotational speed of the two Drives relate
  • control signals which, for example, the rotational speed of the two Drives relate
  • FIG. 4a to 4c is a simplified representation of the only a few each for the implementation of the invention show essential elements in more detail and below even selectively to highlight differences of the first and second embodiments are outlined, a further loading device 300. With the designs according to Fig. 1a to 1c and Fig. 2a to 2c matching components will not be shown below explained again in more detail.
  • the loading device 300 is used to load a Blast furnace 301 from a first and second storage container 303, 305 via a hopper 304, 306.
  • a gas-tight swivel flap (Shut-off valve) 308 or 310 is provided at the outlet.
  • the funnel 304 or 306 is on outlet pipes 303a or 305a one material flow control valve each (a material holding flap) 303b, 305b with assigned (not separately designated) valve drive arranged. Below this is the outlet area of the funnels 304, 306 in each case gas-tight shut-off valve (flap) 309a or 309b with associated drive (also not designated separately) assigned.
  • valve assembly 312 The flaps or valves 305a, 305b and 309a, 309b together with the associated drives are compact, as Whole on the top of the 301 blast furnace Valve assembly 312 summarized.
  • a lower flange 312a the valve assembly 312 in a base body 307 with which this flat on an upper flange 301a of the blast furnace 301 rests, is opposite to this - not in the figure shown - thermodynamic pressure elements in one Sealed way that a reliable Thermal expansion compensation ensures.
  • Via valve assembly drives 314 is the valve assembly 312 on the top of the blast furnace 301 can be moved to carry out maintenance work on the Valves as well as on the parts of the (mentioned below) Loading chute or exchange. 4c, the valve assembly 312 is solid Lines in the position of use above the blast furnace 301 and with Dash two-dot lines in the laterally shifted position outlined.
  • the construction of a loading chute 311 from an upper part 313 and a lower part 315 connecting one of these Bearing housing 317 and corresponding drives basically the structure of the first and second Embodiment and is therefore not detailed here described.
  • the drives include (only in Fig. 4c symbolically represented electric motors / gear units 319 or 327, and the upper loading chute or the upper part 313 is driven directly via a gear 331, while the The lower part or the lower chute 315 is free rotating double toothed wheel 333, an output shaft 337 and another gear 339 is driven.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Beschickungsvorrichtung für einen Schachtofen, insbesondere Hochofen, mit einer Beschickungsschurre, deren Oberteil und Unterteil jeweils gesondert drehbar sind.
Zur Beschickung (Begichtung) von Schachtöfen mit Beschickungsgut ist eine Vielzahl verschiedenartiger Beschickungsvorrichtungen bekannt. Um das Beschickungsgut gleichmäßig über den Schachtquerschnitt zu verteilen, wurden insbesondere bereits vor Jahrzehnten drehbare Gichtbühnen mit einem ebenfalls drehbaren, exzentrisch zur Ofenachse angeordneten Verteiler vorgeschlagen. Mit einer derartigen Beschickungsvorrichtung kann, indem die Mündung des Verteilers auf zwei einander überlagerten Kreisbahnen über den Schachtquerschnitt geführt wird, eine weitgehend gleichmäßige Beschickung ohne Ausbildung betonter Schüttkegel erfolgen.
Eine etwas andere Anordnung, wie sie aus der DE 295 15 419 U1 bekannt ist, umfaßt eine Drehschurre mit einem rotierend antreibbaren zylindrischen Gehäuse, mehreren an den Auslauf des Gehäuses angeschlossenen Beschickungsschurren mit unterschiedlicher radialer Erstreckung und eine im Gehäuse angeordnete Verteilerschurre, deren Ende in eine Beschickungsschurre einmündet und mit dem Gehäuse drehbar ist, wobei die Verteilerschurre innerhalb des Gehäuses verstellbar und die Zuordnung zu den Beschickungsschurren wählbar ist. Mit dieser Anordnung kann das Beschickungsprofil gezielt eingestellt werden, sie ist jedoch konstruktiv und vom Materialeinsatz her relativ aufwendig.
Aus der DE-PS 868913 sind verschieden geformte Begichtungseinrichtungen für Hochöfen bekannt, deren Kernstücke ein erster Trichter mit rüsselförmigem Auslauf, der das an den Rand des Ofens zu bringende Gut leitet, und ein zweiter Trichter mit senkrechtem Auslauf sind, der das Beschickungsgut der Ofenmitte zuführt. Auch diese Anordnung ist durch einen hohen Materialaufwand gekennzeichnet, und sie ermöglicht zudem nur sehr bedingt eine gezielte Einstellung des Beschickungsprofils aus unterschiedlichen Beschickungsgütern.
Eine weitere, aus der DE-AS 1 169 474 bekannte drehbare Begichtungseinrichtung umfaßt eine Mehrzahl von auf dem Umfang eines Kreises verteilten Verteilerschurren sowie zusätzlich eine zentrumsnahe und eine äußere Verteilerschurre, die sämtlich über eine geeignet geführte Trichterschurre befüllt werden. Bei dieser Anordnung ist keine frei wählbare Einstellung der Mündung auf einen beliebigen Punkt des Schachtquerschnitts möglich, und auch sie ist material- und konstruktionsaufwendig.
Aus der DE 28 25 718 C2 sowie weiteren Patenten derselben Inhaberin ist eine Beschickungsvorrichtung für Schachtöfen bekannt, deren Kernstück eine im Bezug zur Ofenachse winkelverstellbare Verteilerschurre mit einer Universalgelenk-Aufhängung ist, die mittels eines geeigneten Stellmechanismus um zwei zueinander senkrechte Achsen schwenkbar ist. Diese Vorrichtung ermöglicht eine fein gezielte Einbringung des Beschickungsgutes zu vorbestimmten Punkten des Schachtquerschnitts, hat aber einen konstruktiv aufwendigen Antrieb mit großem Platzbedarf.
Schließlich ist aus der JP-A 63 096 205 eine Beschickungsvorrichtung bekannt, die sich von derjenigen nach Anspruch 1 nur dadurch unterscheidet, daß einer von zwei Drehantrieben nicht nur auf das Oberteil der Beschickungsschurre, wirkt sondern auch zusätzlich, über ein Planetengetriebe, auf das Unterteil der Beschickungsschurre, welches mit dem anderen Drehantrieb, ebenso über das Planetengetriebe, verbunden ist. Die Antriebsverbindungen über das Planetengetriebe sichen einen gleichmäßigen Austrag über den Drehunfang; der zweitgenannte Drehantrieb- ermöglicht den gleichmäßigen Austrag in der Radialrichtung.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte Beschickungsvorrichtung der in der JP-A beschrichebenen Art anzugeben, die sich insbesondere platz- und materialsparend realisieren lässt. Vor allem soll der Konstruktionsaufwand für den Antrieb der zwei-teiligen Beschickungsschurre gegenüber dem letztgenannten Stand der Technik erheblich reduziert werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Beschickungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Beschickungsvorrichtung zeichnet sich getriebetechnisch durch eine Minimal-Konstruktion aus. Es sind nur wenige Zahnkranz-Ritzel-Verbindungen erforderlich, um die gewünschten Relativbewegungen zwischen Ober- und Unterteil der Beschickungsschurre zu erhalten. Die erfindungsgemäße Lösung ist mechanisch hoch belastbar, einfach ansteuerbar, geräusch- und verschleißarm. Der Platzbedarf für die getriebliche Verbindung zwischen Antrieben und Beschickungsschurre ist minimal.
In einer bevorzugten Ausführung sind das Ober- und Unterteil im wesentlichen zylindrisch - insbesondere elliptisch oder halbelliptisch - geformt (rohrförmig) und bilden - bei entsprechender Drehstellung des Unterteils gegenüber dem Oberteil - insgesamt ein schräg an den Auslaß des Grundkörpers angefügtes zweiteiliges Rohr. Durch diese Ausführung wird ein ungehinderter, reibungsarmer Auslauf des pseudofluidischen Beschickungsgutes gewährleistet.
Leicht überschaubare geometrische Verhältnisse ergeben sich, wenn die Drehachse des Unterteils parallel zur vertikalen Drehachse des Grundkörpers verläuft und die Drehachsen die Trennebene zwischen dem Unterteil und dem Oberteil (in der die Führung des Unterteils gegenüber dem Oberteil erfolgt) senkrecht durchstoßen.
Der Antrieb des Gehäuses (und Oberteils) ist in an sich bekannter Weise vorteilhaft durch einen Elektromotor mit Ritzel-Zahnkranz-Anordnung realisiert, wobei der mit dem Ritzel des Antriebs-Elektromotors im Eingriff stehende Zahnkranz mit dem Grundkörper drehfest verbunden ist. Auch der Antrieb des Unterteils umfaßt in einer vorteilhaften Ausführung eine Ritzel-Zahnkranz-Anordnung, wobei der hierzu gehörige Zahnkranz den Auslaß des Grundkörpers insbesondere drehbar umschließt. An diesem letzteren Zahnkranz ist in einer ersten zweckmäßigen Ausführung eine Schubstangenanordnung angebracht, die über Gelenke an einem Ende mit dem Zahnkranz und über Gelenke am anderen Ende mit dem Unterteil der Beschickungsschurre verbunden ist.
In einer hierzu alternativen Ausführung umfaßt der Antrieb des Unterteils der Beschickungsschurre eine Abtriebswelle, an deren dem Unterteil benachbarten Ende eine Ritzel vorgesehen ist, welches mit einem das Unterteil drehfest umschließenden weiteren Zahnkranz kämmt.
Das Oberteil wie auch das Unterteil haben zweckmäßigerweise einen Drehwinkelbereich von im wesentlichen 360°.
Im Hinblick auf die Realisierung eines fein vorbestimmbaren Beschickungsprofils ist die vorgeschlagene Lösung besonders vorteilhaft in der Ausführung mit mindestens zwei Vorratsbehältern für ein erstes und zweites Beschickungsgut, die in den Grundkörper der Beschickungsvorrichtung münden und wahlweise in diesen entleerbar sind. Durch eine mit der aktuellen Drehstellung des Ober- und Unterteils der Beschickungsschurre abgestimmte Öffnung der Materialhalteklappen der Vorratsbehälter kann gezielt das eine oder andere Beschickungsgut (oder ggfs. weitere Einsatzstoffe) in vorbestimmter Menge an vorgewählten Punkten des Schachtquerschnitts eingebracht werden.
In besonders vorteilhafter Weise ist eine solche differenzierte Beschickung bei einer Ausführung realisierbar, die eine Beschickungs-Steuereinheit hat, der eingangsseitig Mittel zur Erfassung der Drehwinkelstellung des Oberteils und des Unterteils (und damit des aktuellen Beschickungspunktes) und ausgangsseitig Klappenantriebe für die Materialhalteklappen zugeordnet sind.
In einer Beschickungsvorrichtung im weiteren Sinne ist zwischen dem Vorratsbehälter oder den Vorratsbehältern eine Ventilanordnung vorgesehen, die in bevorzugter Ausführung pro Vorratsbehälter jeweils ein Materialfluß-Steuerventil und ein gasdichtes Absperrventil umfaßt. Diese Ventilanordnung ist vorteilhafterweise als kompakte Ventilbaugruppe ausgeführt, die bevorzugt als sowohl gegenüber dem Schachtofen als auch gegenüber dem Vorratsbehälter bzw. den Vorratsbehältern - zusammen mit den zugehörigen Ventilantrieben ― als Ganzes verschiebbar ist.
Ein Einlaßflansch des Schachtofens ist bevorzugt gegenüber einem auf diesem aufliegenden Flansch der erwähnten Ventilbaugruppe abgedichtet, was besonders zuverlässig und dauerhaft unter Einsatz eines Kompensators mit einer wärmedehnungsausgleichenden Andrückeinrichtung gelingt. Eine solche umfaßt eine hydraulische Andrückeinrichtung oder - als solche beispielsweise aus der EP 0 609 406 B1 der Anmelderin bekannte - thermodynamische Andrückelemente.
Weiterhin ist zweckmäßigerweise zwischen dem oder jedem Vorratsbehälter und der Ventilbaugruppe ein Einfülltrichter angeordnet. An dessen Auslauf ist das Materialfluß-Steuerventil der oben erwähnten Ventilanordnung angeordnet, während am Auslauf des jeweiligen Vorratsbehälters in den zugehörigen Trichter ein weiteres gasdichtes Absperrventil angeordnet ist, welches das Einfüllen von Material in den Trichter ohne Materialkontakt mit den Ventildichtflächen erlaubt.
Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im übrigen aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Figuren. Von diesen zeigen:
Fig. 1a, 1b und 1c
eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beschickungsvorrichtung an einem Schachtofen in einer Teil-Längsschnittdarstellung, einer Teil-Querschnittsdarstellung sowie in Form eines vergrößerten Ausschnitts aus der Teil-Längsschnittdarstellung,
Fig. 2a, 2b und 2c
eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beschickungsvorrichtung an einem Schachtofen in einer Teil-Längsschnittdarstellung, einer Teil-Querschnittsdarstellung sowie in Form eines vergrößerten Ausschnitts aus der Teil-Längsschnittdarstellung und
Fig. 3
eine schematische Darstellung zur Steuerung der Beschickungsvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel in Form eines Funktions-Blockschaltbildes.
Fig. 4a, 4b und 4c
eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beschickungsvorrichtung an einem Schachtofen in zwei schematischen Darstellungen in Art von Längsschnittdarstellungen längs aufeinander senkrecht stehender Schnittebenen sowie einer ver- . einfachten Draufsicht auf den Schachtofen.
Die Figuren 1a bis 1c zeigen in verschiedenen Ansichten eine Beschickungsvorrichtung 100 für einen Hochofen 101 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Oberhalb der Beschickungsvorrichtung 100 sind ein erster und ein zweiter Vorratsbehälter 103, 105 für ein erstes und zweites Beschickungsgut angeordnet, die jeweils ein Auslaufrohr 103a, 105a aufweisen, welches durch eine Materialhalteklappe 103b, 105b wahlweise verschlossen oder geöffnet gehalten wird. Die Auslaufrohre 103a, 105a münden unter einem rechten Winkel zueinander in einen Einfülltrichter 106 für einen Grundkörper 107 der Beschickungsvorrichtung, in dem schwenkbar und durch Schwenken einem der Auslaufrohre 103a, 105a zuordenbar eine gasdichte Klappe 109 angeordnet ist. An die untere Stirnseite des Grundkörpers 107, die zugleich dessen Auslauf 107a bildet, ist eine Beschickungsschurre 111 angeflanscht.
Die Beschickungsschurre 111 umfaßt ein schräg an den Auslauf 107a angesetztes, rohrförmiges Oberteil 113 und ein ebenfalls rohrförmiges und mit gleichem Durchmesser wie das Oberteil 113 ausgebildetes Unterteil 115. Die Trennebene zwischen dem Oberteil 113 und dem Unterteil 115 ist parallel zur Ebene des Auslaufs 107a, und eine Längsachse (und zugleich Drehachse) A1 des Grundkörpers 107 durchstößt diese Ebene senkrecht. An dieser Trennebene sind das Oberteil 113 und das Unterteil 115 der Beschickungsschurre 111 über ein Lagergehäuse 117 miteinander drehbar verbunden. Die Verbindung ist derart ausgebildet, daß das Unterteil 115 um eine zu seiner Längsachse geneigte, aber zur ersten Drehachse A1 parallele und von dieser beabstandete Drehachse A2 drehbar ist. In Fig. 1a ist mit kurz-kurz-lang gestrichelten Linien eine zweite Drehstellung der Beschickungsschurre 111 gezeigt, in der zusätzlich das Unterteil 115 einen anderen Drehwinkel relativ zum Oberteil 113 aufweist als in der mit durchgezogenen Linien bezeichneten Stellung. (Im Interesse der Übersichtlichkeit der Darstellung sind die Elemente in dieser zweiten Stellung nicht mit Bezugsziffern bezeichnet.)
Dem Grundkörper 107 ist ein erster Antrieb 119 zugeordnet, der einen ersten Elektromotor 121 mit einem ersten Antriebsritzel 123 sowie einen mit der Wandung des Grundkörpers 107 fest verbundenen Zahnkranz 125 umfaßt. Der Beschickungsschurre 111 ist ein zweiter Antrieb 127 zugeordnet, der einen zweiten Elektromotor 129, ein zweites Antriebsritzel 131 und einen gegenüber dem Grundkörper 107 drehbar gelagerten zweiten Zahnkranz 133 aufweist. Weiterhin gehört zum zweiten Antrieb 127 ein über ein weiteres Ritzel 135 mit dem Zahnkranz 133 kämmende Abtriebswelle 137, die an ihrem dem Unterteil 115 benachbarten Ende ein weiteres Ritzel 139 trägt, das im Eingriff mit einem an das Beschickungsschurren-Unterteil 115 drehfest angefügten Zahnkranz 141 steht. Die Abtriebswelle 137 ist über eine Lagerbuchse 137a und eine Spange 113a am Beschickungsschurren-Oberteil 113 gehaltert.
In den Vorratsbehältern 103, 105 aufgenommenes Beschickungsgut gelangt nach Öffnen einer oder beider Materialhalteklappen 103b, 105b über den Einfülltrichter 106, den Grundkörper 107 und die Beschickungsschurre 111 an einer Stelle in den Innenraum des Hochofens 101, die zum einen durch die Winkellage des Grundkörpers 107 und des daran befestigten Beschickungsschurren-Oberteils 113 und zum anderen durch die Winkellage des Beschickungsschurren-Unterteils 115 relativ zum Oberteil 113 bestimmt ist, wie mit der überlagerten Darstellung einiger möglicher Positionen in Fig. 1b verdeutlicht wird. Durch (hinsichtlich der Steuerung weiter unten genauer erläuterte) Betätigung der Antriebe 119 bzw. 127 wird die Winkellage des Gehäuses 107 und damit des Oberteils 113 um die Drehachse A1 einerseits und die Winkellage des Unterteils 115 um die Drehachse A2 andererseits eingestellt. Die Antriebe 119, 127 können jeweils einzeln - d.h. im Stillstand des jeweils anderen Antriebes - oder auch gemeinsam, und zwar dann synchron oder auch asynchron zueinander, in Betrieb sein, wodurch sich vielfältige Möglichkeiten zur Steuerung der Zufuhrmenge an erstem und/oder zweitem Beschickungsgut zu vorbestimmten Punkten im Innenraum des Hochofens 101 ergeben.
In den Figuren 2a bis 2c ist eine gegenüber der ersten Ausführung hinsichtlich des Antriebes modifizierte zweite Ausführung 100' einer Beschickungsvorrichtung dargestellt. Die weitaus meisten Komponenten der Anordnung stimmen mit denen nach Fig. 1a bis 1c überein, sind insoweit mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet und werden nachfolgend nicht nochmals erläutert.
Der wesentliche Unterschied der Beschickungsvorrichtung 100' gegenüber der Beschickungsvorrichtung nach Fig. 1a bis 1c besteht in der Modifikation des Antriebes 127' des Beschickungsschurren-Unterteils 115. Dieser Antrieb weist ebenso wie der Antrieb 127 nach Fig. 1a bis 1c einen Elektromotor 129, ein mit diesem verbundenes Antriebsritzel 131 und einen um den Grundkörper 107 drehbar gelagerten Zahnkranz 133 auf, jedoch ist die Kraftübertragung in den Innenraum des Hochofens 100 zum Unterteil 115 anders gelöst. Diese wird hier durch eine Anordnung aus zwei Schubstangen 141, 143 realisiert, die am oberen Ende schwenkbar an der Unterseite des Zahnkranzes 133 und am unteren Ende schwenkbar an Haltern 143 angelenkt sind, die an das Unterteil 115 angeschweißt sind. Durch den Fortfall des Ritzels der Abtriebswelle ergibt sich auch eine andere Gestaltung des Lagergehäuses (ohne Zahnkranz am Unterteil 115), das daher mit Ziffer 117' bezeichnet ist.
Die Funktionsweise der Schubstangenanordnung 141, 143 ist gut in Fig. 2b zu erkennen, die einen Schnitt längs der Ebene A-A in Fig. 2a darstellt. Auch hier sind (analog zu Fig. 1b) zwei verschiedene Stellungen des Beschickungsschurren-Oberteils 113 gezeigt; jedoch ist hier zu jeder Stellung des Oberteils nur eine Position des Unterteils dargestellt. Es ist zu verstehen, daß die Mündung des Unterteils 115 durch den Motor 119 vermittels der Schubstangen 143, 145 um die zweite Drehachse A2 jeweils - d.h. in jeder Stellung des Oberteils 113 - um 360° drehbar ist.
In Fig. 3 ist als Blockschaltbild ein Grobschema für die Steuerung einer Beschickungsvorrichtung gemäß der ersten oder zweiten oben erläuterten Ausführungsform skizziert.
Eine Steueranordnung 200 umfaßt einen Prozeßrechner 201 mit zugeordnetem Arbeitsspeicher 203 und Programmspeicher 205, mit dem eine Steuerung eines gesamten Hochofenprozesses unter Zugriff auf vorgespeicherte Datensätze und Programmabläufe sowie die Signale von (nicht dargestellten) Meßwertaufnehmern an einem Hochofen 101 (siehe die vorigen Figuren) ausgeführt wird. Dem Prozeßrechner 201 nachgeordnet sind eine Antriebs-Steuereinheit 207 und eine Beschickungs-Steuereinheit 209.
Die Antriebs-Steuereinheit 207 bewirkt über eine entsprechende Ansteuerung der Motoren 121, 129 zum Antrieb des Oberteils bzw. Unterteils der Beschickungsschurre eine Positionierung der Auslauföffnung der Beschickungsschurre über dem Hochofenquerschnitt. Die Winkelstellungen des Oberteils bzw. Unterteils werden durch je einen Drehwinkelgeber 211a, 211b erfaßt und der Beschickungs-Steuereinheit 209 zugeführt, wo sie mit Steuersignalen vom Prozeßrechner 201 zusammen zu Ansteuersignalen für die (in den vorigen Figuren nicht dargestellten) Motoren zur Betätigung der Materialhalteklammern 103b, 105b sowie der gasdichten Klappe 109 verarbeitet werden, um die Einfüllung von erstem und/oder zweitem Beschickungsgut in die Beschickungsschurre in Abhängigkeit von deren aktueller Position und dem über den Prozeßrechner vorgegebenen Beschickungsprofil zu steuern. Anstelle der Signale der Drehwinkelgeber 211a, 211b oder zusätzlich zu diesen können auch direkt von der Antriebs-Steuereinheit 207 Steuersignale (die beispielsweise die Drehgeschwindigkeit der beiden Antriebe betreffen) an die Beschickungs-Steuereinheit 209 übermittelt werden, was in der Figur durch einen gestrichelten Pfeil symbolisiert ist.
In Fig. 4a bis 4c ist in vereinfachten Darstellungen, die jeweils nur einige für die Ausführung der Erfindung wesentliche Elemente detaillierter zeigen und nachfolgend auch nur selektiv zur Hervorhebung von Unterschieden gegenüber der ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben werden, eine weitere Beschickungsvorrichtung 300 skizziert. Mit den Ausführungen nach Fig. 1a bis 1c und Fig. 2a bis 2c übereinstimmende Komponenten werden nachfolgend nicht nochmals genauer erläutert.
Die Beschickungsvorrichtung 300 dient zur Beschickung eines Hochofens 301 aus einem ersten und zweiten Vorratsbehälter 303, 305 über je einen Einfülltrichter 304, 306. Am Auslauf jedes Vorratsbehälters 303, 305 in den zugehörigen Eifülltrichter 304 bzw. 306 ist eine gasdichte Schwenkklappe (Absperrventil) 308 bzw. 310 vorgesehen.
An Auslaufrohren 303a bzw. 305a der Trichter 304 bzw. 306 ist jeweils ein Materialfluß-Steuerventil (eine Materialhalteklappe) 303b, 305b mit zugeordnetem (nicht gesondert bezeichneten) Ventilantrieb angeordnet. Unterhalb dieser ist dem Auslaufbereich der Trichter 304, 306 jeweils ein gasdichtes Absperrventil (Klappe) 309a bzw. 309b mit zugehörigem (ebenfalls nicht gesondert bezeichnetem) Antrieb zugeordnet.
Die Klappen bzw. Ventile 305a, 305b und 309a, 309b zusammen mit den zugehörigen Antrieben sind zu einer kompakten, als Ganzes auf der Oberseite des Hochofens 301 verschiebbaren Ventilbaugruppe 312 zusammengefaßt. Ein unterer Flansch 312a der Ventilbaugruppe 312 in einem Grundkörper 307, mit dem dieser plan auf einem oberen Flansch 301a des Hochofens 301 aufliegt, ist diesem gegenüber durch - in der Figur nicht dargestellte - thermodynamische Andrückelemente in einer Weise abgedichtet, die einen zuverlässigen Wärmedehnungsausgleich sichert. Über Ventilbaugruppen-Antriebe 314 ist die Ventilbaugruppe 312 auf der Oberseite des Hochofens 301 verschiebbar, um Wartungsarbeiten an den Ventilen sowie an den (nachfolgend) erwähnten Teilen der Beschickungsschurre oder einen Austausch vornehmen zu können. In Fig. 4c ist die Ventilbaugruppe 312 mit durchgezogenen Linien in der Gebrauchsstellung über dem Hochofen 301 und mit Strich-Zweipunkt-Linien in der seitlich verschobenen Stellung skizziert.
Der Aufbau einer Beschickungsschurre 311 aus einem Oberteil 313 und einem Unterteil 315 mit einem dieser verbindenden Lagergehäuse 317 sowie entsprechenden Antrieben entspricht grundsätzlich dem Aufbau bei der ersten und zweiten Ausführungsform und wird daher hier nicht detailliert beschrieben. Die Antriebe umfassen (lediglich in Fig. 4c symbolisch dargestellte Elektromotoren/Getriebe-Einheiten 319 bzw. 327, und die obere Beschickungsschurre bzw. das Oberteil 313 wird über ein Zahnrad 331 direkt angetrieben, während das Unterteil bzw. die untere Schurre 315 über ein sich frei drehendes zweifach verzahntes Rad 333, eine Abtriebswelle 337 und ein weiteres Zahnrad bzw. Ritzel 339 angetrieben wird.
Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern auch in einer Vielzahl von Abwandlungen im Rahmen fachmännischen Handelns möglich.
Bezugszeichenliste
100; 100'; 300
Beschickungsvorrichtung
101, 301
Hochofen
103, 105; 303, 305
Vorratsbehälter
103a, 105a
Auslaufrohr
103b, 105b; 303b; 305b
Materialhalteklappe
(Materialfluß-Steuerventil
106; 304, 306
Einfülltrichter
107; 307
Grundkörper
107a
Auslauf
109; 309a, 309b
gasdichte Klappe (Absperrventil)
111; 311
Beschickungsschurre
113; 313
Oberteil
115; 315
Unterteil
117; 117'; 317 119, 127; 127';
Lagergehäuse
319, 327
Antrieb
121, 129
Elektromotor
123, 131
Antriebsritzel
125, 133; 133'
Zahnkranz
135, 139; 339
Ritzel (Zahnrad)
137; 337
Abtriebswelle
140
Zahnkranz
141, 143
Schubstange
145
Halter
200
Steueranordnung
201
Prozeßrechner
203
Arbeitsspeicher
205
Programmspeicher
207
Antriebs-Steuereinheit
209
Beschickungs-Steuereinheit
211a, 211b
Drehwinkelgeber
301a
Flansch (des Hochofens)
308, 310
Schwenkklappe (Absperrventil)
312
Ventilbaugruppe
312a
Flansch (der Ventilbaugruppe)
314
Ventilbaugruppen-Antrieb
331
Zahnrad
333
zweifach verzahntes Rad
A1
   Längsachse (erste Drehachse)
A2
   zweite Drehachse

Claims (16)

  1. Beschickungsvorrichtung (100; 100'; 300) zur Beschickung eines Schachtofens (101; 301) aus mindestens einem Vorratsbehälter (103, 105; 303, 305), mit einer Drehschurre (107, 111; 307, 311), welche einen um eine erste, im wesentlichen vertikal gerichtete Drehachse (A1) rotierend antreibbaren zylindrischen Grundkörper (107; 307) und eine mit einem Auslaß (107a) des Grundkörpers fest verbundene und mit diesem drehbare Beschickungsschurre (111; 311) aufweist, wobei die Beschickungsschurre aus einem dem Auslaß des Grundkörpers benachbarten Oberteil (113; 313) mit einer zur ersten Drehachse geneigten Längserstreckung und einem mit dem Oberteil drehbar verbundenen Unterteil (115; 315) zusammengesetzt ist, welches um eine zweite, zur ersten Drehachse beabstandete, im wesentlichen vertikale Drehachse (A2) drehbar ist, wobei dem Grundkörper (107; 307) und dem damit fest verbundenen Oberteil (113; 313) der Beschickungsschurre (111; 311) ein erster Antrieb (119; 121) aus dem Unterteil (115; 315) der Beschickungsschurre (111; 311) ein zweiter Antrieb (127; 129; 127') zugeordnet ist, wobei
    das Ober- und Unterteil (113, 115; 313, 315) der Beschickungsschurre jeweils rohrartig ausgebildet sind derart, dass die Beschickungsschurre (111; 311) insgesamt ein schräg an den Auslaß des Grundkörpers angefügtes zweiteiliges Rohr definiert, und wobei der erste Antrieb (119, 121) getrieblich (123, 125) nur mit dem Grundkörper bzw. dem damit fest verbundenen Oberteil (113; 313) der Beschickungsschurre (111; 311), und der zweite Antrieb (127, 129; 127') getrieblich (131, 131', 133, 133') nur mit dem Unterteil (115; 315) der Beschickungsschurre (111; 311) verbunden ist, wobei erstgenannte getriebliche Verbindung einen drehfest mit dem Grundkörper (107; 307) verbundenen ersten Zahnkranz (125), mit dem ein mit dem ersten Antrieb (119, 121) verbundenes Ritzel (123) kämmt, und die letztgenannte getriebliche Verbindung einen am Grundkörper (107; 307) bzw. Oberteil (113; 313) relativ zu diesem drehbar gelagerten zweiten Zahnkranz (133; 133') umfasst, der unabhängig von der ersten getrieblichen Verbindung mit einem mit dem zweiten Antrieb (127; 127') verbundenen Ritzel (131) einerseits und über eine weitere Drehübertragungseinrichtung (135, 139, 140; 141, 143) mit dem Unterteil (115; 315) der Beschickungsschurre (111; 311) andererseits in Wirkverbindung steht.
  2. Beschickungsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Ober- und Unterteil (113, 115; 313, 315) der Beschickungsschurre im wesentlichen zylindrisch mit kreisförmigem oder elliptischem Querschnitt ausgebildet sind.
  3. Beschickungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Ober- und Unterteil (113, 115; 313, 315) der Beschickungsschurre an einer im wesentlichen senkrecht von der ersten und zweiten Drehachse durchstoßenen Ebene durch ein Lagergehäuse (117; 117', 317) miteinander verbunden sind.
  4. Beschickungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der zweite Zahnkranz (133) mit einem mit dem Unterteil (115; 315) der Beschickungsschurre (111; 311) wirkverbundenen Ritzel (135) kämmt.
  5. Beschickungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    mit dem zweiten Zahnkranz (133') eine am Unterteil (115) der Beschickungsschurre (111) angreifende Schubstangenanordnung (141, 143) verbunden ist.
  6. Beschickungsvorrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das mit dem zweiten Zahnkranz (133) kämmende und mit dem Unterteil (115) der Beschickungsschurre (111) in Wirkverbindung stehende Ritzel (135) über eine Antriebswelle (137) mit einem Antriebsritzel (139) verbunden ist, das mit einem das Unterteil drehfest umschließenden zweiten Zahnkranz (140) in Eingriff steht.
  7. Beschickungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Grundkörper (107) mit dem Oberteil (113) und insbesondere auch das Unterteil (115) im wesentlichen um 360° drehbar sind.
  8. Beschickungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    gekennzeichnet durch
    mindestens einen ersten und zweiten Vorratsbehälter (103, 105; 303, 305) für ein erstes und zweites Beschickungsgut, die zum Austrag von Beschickungsgut wahlweise mit dem Grundkörper (107; 307) in Fluidverbindung bringbar sind.
  9. Beschickungsvorrichtung nach Anspruch 8,
    gekennzeichnet durch
    eine Beschickungs-Steuereinheit (209), mit der eingangsseitig erste und zweite Drehwinkel-Erfassungsmittel (211a, 211b) zur Erfassung der Drehwinkelstellung des Oberteils (113) und des Unterteils (115) und ausgangsseitig Klappenantriebe zur Herstellung oder Unterbrechung der Fluidverbindung zwischen dem ersten und zweiten Vorratsbehälter (103, 105) und dem Grundkörper (107) verbunden sind.
  10. Beschickungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    gekennzeichnet durch
    eine Antriebs-Steuereinheit (207) zur separaten Steuerung des ersten und zweiten Antriebs (119, 127; 127') synchron oder asynchron zueinander.
  11. Beschickungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zwischen dem Vorratsbehälter oder den Vorratsbehältern (103, 105; 303, 305) eine Ventilbaugruppe (312) mit mindestens einem ersten Materialfluß-Steuerventil (103b, 105b; 303b, 305b) und einem ersten gasdichten Absperrventil (309; 309a, 309b) vorgesehen ist.
  12. Beschickungsvorrichtung nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zwischen dem Vorratsbehälter oder den Vorratsbehältern (303, 305) und der Ventilbaugruppe (312) ein Einfülltrichter (304, 306) pro Vorratsbehälter vorgesehen ist, an dessen Auslauf das Materialfluß-Steuerventil (303b, 305b) angeordnet ist.
  13. Beschickungsvorrichtung nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    an einem Auslauf des oder jedes Vorratsbehälters (303, 305) in den jeweiligen Einfülltrichter (304, 306) ein zweites gasdichtes Absperrventil (308, 310) angeordnet ist.
  14. Beschickungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11-13,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Ventilbaugruppe (312) mit dem Materialfluß-Steuerventil oder allen Materialfluß-Steuerventilen (303b, 305b) und dem ersten Absperrventil oder allen ersten Absperrventilen (309a, 309b) und jeweils zugehörigen Ventilantrieben als eine gegenüber dem Schachtofen (303, 305) und dem Vorratsbehälter bzw. den Vorratsbehältern als Ganzes verschiebbare Einheit ausgebildet ist.
  15. Beschickungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11-14,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Einlassflansch (301a) des Schachtofens (301) über einem auf diesem aufliegenden Flansch (312a) der Ventilbaugruppe (312), insbesondere unter Einsatz einer wärmeausdehnungsausgleichenden Andrückeinrichtung, abgedichtet ist.
  16. Beschickungsvorrichtung nach Anspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Andrückeinrichtung eine hydraulische Ausdrückeinrichtung oder thermostatische Andrückelemente aufweist.
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