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Vorrichtung zum Chargieren von Stahlwerksöfen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schnellchargieren von Stahlwerksöfen mit Schrott mittels einer, vom Ablauf-bis zum Einlaufende zurück in Längs- und Querrichtung auseinanderlaufende Seiten- wände aufweisenden Rutsche.
Für die wirtschaftliche Ausnutzung von Stahlwerksanlagen muss die Zeit, welche zum Beschicken von i Konvertern aufgewendet werden muss, möglichst gering gehalten werden. Man hat deshalb bereits seit lan- gem Schüttvorrichtungen, Rutschen oder Leitbleche verwendet, um die Beschickung, insbesondere von
Konvertern, schneller vornehmen zu können. Beispielsweise ist ein einfaches Zylinderrohr bekannt, das an seinem oberen Ende geringfügig trichterförmig aufgeweitet ist, durch das der über einen Aufzug oder ein Förderband zur oberen Mündung des Rohres gebrachte Schrott in den Konverter fallen soll.
Allerdings kann mit einer solchen Vorrichtung nur Schrott in den Konverter eingebracht werden, der soweit zerklei- nert ist, dass die grösste Abmessung der einzelnen Schrotteile geringer als der kleinste Rohrdurchmesser ist ; andernfalls würde sich der Schrott im Rohr verkeilen und könnte dann nur noch mit Hilfe von Schneidbren- nern daraus entfernt werden. Weiterhin sind Rutschen in der Form rechteckiger Tröge bekanntgeworden, auf denen der darauf in den Ofen gleitende Schrott gar nicht oder nur geringfügig ausgerichtet wird, so dass noch ein weiteres Förderband mit besonderen Transportfächem dieser bekannten Rutsche vorgeschaltet ist, wobei die einzelnen Transportfächer die Schrotteile nur übernehmen können, wenn diese entspre- chend ausgerichtet sind.
Der ganze Beschickungsvorgang ist auch bei dieser Vorrichtung durch Benutzung des stets verhältnismässig langsam laufenden Transportbandes sehr langwierig. Weiter ist zum Beschicken von Öfen noch eine zweiteilige Rutsche bekanntgeworden, die einen trichterartig sich erweiternden oberen
Abschnitt besitzt, dessen Boden schräg verläuft, während der daran anschliessende unmittelbar vor der Be- schickungsöffnung liegende Abschnitt einen waagrechten Boden besitzt. An der Übergangsstelle zwischen
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schickung von Öfen mit verhältnismässig klein zerteiltem Gut gedacht, welches sich beim Einschütten in den oberen Schrägabschnitt nicht selbst festkeilt und mittels der Fördervorrichtung über den anschlie- ssenden waagrechten Abschnitt in die Beschickungsöffnung geschoben wird.
Bei Zeitstudien, welche über die Stahlherstellung mit Konvertern angestellt worden sind, hat sich ergeben, dass mindestens 25 % des insgesamt etwa 45 Minuten dauernden Herstellungsganges dazu aufgewendet werden müssen, den Schrott in den Konverter einzubringen. Da diese Zeitspanne für die eigentliche Stahlerzeugung im Konverter ausfällt, könnte durch Verringerung der Beschickungszeit die mit einer bestimmten Anlage zu erzielende Erzeugung ohne grössere Ausgaben gesteigert werden. Der Grund für den hohen Prozentsatz der zur Beschickung des Konverters benötigten Zeit liegt darin, dass die bislang bei der Beschickung verwendeten Hilfsmittel nur sehr langsam arbeiteten.
Abgesehen von den bereits erwähnten Hilfsmitteln wird in vielen Fällen der Schrott in den gekippten Konverter mit Hilfe einer Reihe von Behältern eingebracht, welche an die Mündung des Konverters. herangeführt und durch Kipper in den Konvertern entleertwerden. Auch eine Benutzung von grösseren Behältern hat zu keiner Verbesserung geführt, da in diesem Falle die Mündungsöffnung des Konverters gleichfalls erweitert werden muss und dadurch beim Betrieb leicht geschmolzenes Metall herausgerissen werden kann.
Die vorliegende Erfindung geht deshalb von der Aufgabe aus, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der der Beschickungsvorgang in wesentlich kürzerer Zeit als bisher ausgeführt werden kann, wobei gleichzeitig die Schrotteile auf die Konvertermündung ausgerichtet werden. Zur Lösung dieser Aufgabe dient nach der Erfindung eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Artzum Schnellchargieren von Stahlwerksöfen mit
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Schrott, die sich dadurch auszeichnet, dass der Rutsche ein über ihren Einlauf aufkippbarer Ladebehälter mitzwei in der Schüttrichtung des Gutes miteinander einen stumpfen Winkel einschliessenden Bodenteilen zugeordnet ist,
wobei der vom in der Ladestellung horizontal liegenden Bodenteil stumpfwinkelig aufra- gende Bodenteil mehrere in der Bewegungsrichtung des Schüttgutes hintereinander angeordnete sägezahni artige Stufen mit verschiedenen, nacheinander zunehmenden Neigungswinkeln gegenüber dem horizon- talen Bodenteil besitzt, welche Stufen beim stetigen Kippen des Ladebehälters den Schrott unter Über- windung seines Beharrungsvermögens stufenweise in die Rutsche abgleiten lassen. Die nach der Erfindung ausgeführte neue Vorrichtung ermöglicht es, die gesamte Schrottcharge in etwa einem Zehntel der bis- her. erforderlichen Zeit In den Konverter einzubringen.
Diese Verringerung der unproduktiver Zeitspanne führt zu einer wesentlichen Vergrösserung der Produktion, zu einer Verminderung der Wärmeverluste in dem Konverter und auch zu einer Verlängerung der Lebensdauer des feuerfesten Konverterfutters, welches sonst durch die grösseren Temperaturschwankungen bei den bisherigen langenBeschickungsspannenstark beansprucht worden ist.
Eine bevorzugte Ausführung der Beschickungsvorrichtung besteht darin, dass jede der Seitenwände der
Rutsche über einen gewölbten Abschnitt in den Boden übergeht, wobei der Querschnitt der Rutsche am
Austragsende kreisbogenförmig ist. Vorzugsweise ist die Vorrichtung so gebaut, dass die Neigungswinkel derart auf die Länge, Neigung und Verjüngung der Rutsche abgestimmt sind, dass die durch die Ausrich- tung auf der Rutsche eintretende Verzögerung stets geringer als der Zeitabstand zwischen dem Abgleiten des Schrottes von aufeinanderfolgenden Stufen bleibt. Auf diese Weise werden die über die neue Vorrich- tung in den Konverter eingebrachten Schrotteile während des Passieren der Rutsche auf die Konverter- mündung ausgerichtet, ohne dass sie sich in der Rutsche gegenseitig festklemmen können.
Es wird nun auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. In diesen Zeichnungen zeigen : Fig. l eine schematische Seitenansicht eines in gestrichelten Linien angedeuteten s-tuerstoffbeblasenen Konver- ters und einer Chargiervorrichtung, welche auf Schienen zu dem chargierenden Konverter gefahren und wieder fortbewegt werden kann, Fig. 2 eine Draufsicht der Chargiervorrichtung in abgesenkter Stellung,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung gemäss der Schnittlinie 3-3 der Fig. 2, Fig. 4 eine Ansicht gemäss der
Linie 4-4 der Fig. 2, Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie 5-5 der Fig. 2 und Fig. 6 eine Teilansicht einer Zapfenlagerung gemäss einer bevorzugten Ausführungsform, bei der der Behälter der Chargiervor- richtung zur Beladung gelöst werden kann.
In den Zeichnungen bezeichnet 10 den Konverter, in der Blasstellung, 11 den Konverter in der geneigt- ten Stellung und 12 den Pfannenkran, welcher über dem Konverter 10 und der Chargierbühne 13. auf dem die Chargiervorrichtung 14 läuft, angeordnet ist. Der Pfannenkran 12 dient dazu, die Chargierpfannen mit geschmolzenem Metall zu befördern.
Die Chargiervorrichtung 14, welche auf Schienen 15,16 läuft, besteht aus einem Wagen oder einer
Basis 17, welcher (welche) von rechteckförmig zusammengefügten horizontalen Trägem gebildet wird und Rädr 18, 19, 20 und 21 aufweist, die in entsprechend dimensionierten Lagern gelagert sind. Auf dem Wagen 17 befinden sich vertikale Ständer 22, 23, 24 und 25, welche durch horizontale Querträger 26,27,
28 und 29 untereinander verbunden sind. Zwischen den Ständern 22 und 23 und zwischen den Ständern 24 und 25 sind Diagonalträger 30 und 31 in solcher Weise angeordnet, dass ihr Neigungswinkel grösser ist als der Beharrungswinkel, unter dem der Stahlschrott noch in seiner Ruhelage verharren kann. Durch umfangreiche Versuche konnte der günstigste, Winkel zwischen 25 und 300 ermittelt werden.
Zwischen den Dia- gonalträgern 30 und 31 befindet sich eine Mehrzahl von dicht beieinander liegenden Querträgern, die für eine sehr starre Unterstützung und Ausrichtung der Rutsche 32 sorgen.
Die Ausrichtungsrutsche 32, in der sich der Schrott niemals in stationärem Zustande befindet und in der er, bevor er in den Konverter gelangt, ausgerichtet wird, besteht aus einem dreieckförmigen Boden 33 dessen Spitze in der Nähe des Abgabeendes der Rutsche liegt. Auf dieser Rutsche gleitet der Schrott mit erheblicher Geschwindigkeit abwärts. Die Seitenwände 34 und 35 begrenzen die Lage des Schrottes, welcher an dem Ende 36 aufgegeben wird und bei 37 abläuft, und sorgen für dessen Ausrichtung, so dass der Schrott in den Konverter 11 geschleudert wird. Die Seitenwand 34, der Boden 13 und die Seitenwand 35 bilden eine trogartige Rutsche, die zwischen der Seitenwand 34, dem Boden 33 und der Seitenwand 35 gekrümmt ist. Die Rutsche 32 konvergiert-insbesondere in konischer Weise-zum Austragsende 37 hin.
Die Krümmungen zwischen den Seitenwänden 34 und 35 einerseits und dem Boden 33 anderseits sind überall mit dem gleichen Krümmungsradius ausgeführt, doch vermindert sich der Abstand zwischen den Punkten, an denen die Krümmung in den Boden 33 übergeht, vom Aufgabeende 36 bis in die Nähe des Abgabeendes 37 ständig, wo letztlich der Boden in einen Punkt ausläuft, so dass ein Halbkreis entsteht, von dem die Seitenwände 34 und 35 in vertikaler Richtung abgehen oder einen nach oben divergierenden Verlauf nehmen,
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Aufgabeende 36Aufgabeende 44 wesentlich grösser ist als die Mündung des Konverters.
Es ist eine bekannte Tatsache, dass ein beliebiger Körper, der nachfolgend mit b bezeichnet werden soll und eine Anfangsgeschwindigkeit gleich Null hat, durch die Schwerkraft über eine schiefe Ebene mit einem Einfallen von 300 in der ersten Sekunde 5 m weiterbewegt wird, abzüglich der durch die Reibung hervorgerufenen Rückhaltung. Wenn der Körper b nicht über eine schiefe Ebene gleitet, deren Neigungswinkel grösser ist als der Beharrungswinkel von b, heisst dies, dass die durch die Reibung hervorgerufene Rückhaltung grösser ist als der Antrieb durch die Schwerkraft. Diese Rückhaltung bei einer konvergierenden Rutsche, die stärker geneigt ist als der Beharrungswinkel von b, wird nicht nur verursacht durch die gleitende Reibung, sondern auch durch die Keilwirkung, die man im allgemeinen als Verklemmen bezeichnet.
Umfangreiche Versuche mit einer Rutsche 32 mit einem Gewicht von 22 t haben gezeigt, dass zur Beseitigung des Verklemmen und damit zur entsprechenden Ausrichtung des Schrottes, welcher bekannterweise äusserst unangenehm zu handhaben ist, die nachfolgenden Punkte berücksichtigt werden müssen :
1. Die Rutsche 32 ist normalerweise leer, d. h. sie enthält keinen Schrott in stationärem Zustand.
Wenn dort Schrott vorhanden wäre und weiterer Schrott vom Behälter 38 zugeführt wird, würde der neue Schrott den in der Rutsche 32 verbliebenen Schrott verkeilen und den Abfluss in solchem Masse stören, dass die Verstopfung in der Rutsche 32 nur noch zu beseitigen ist, indem man den Schrott mit Schweissbrennern zerteilt.
2. Der Schrott muss gleich zu Beginn eine sehr starke Beschleunigung erfahren, damit er gleich beim Beginn der Gleitung ausgerichtet wird und beim Reiben an den und beim Auftreffen auf die Krümmungen der Rutsche 32 noch genügend kinetische Engerie hat, um alle Störungen durch Verdrehen, Verkanten oder Verbiegen zu beseitigen und am Abgabeende 37 ausgerichtet abzufliessen.
3. Die Rutsche 32 ist mit dem wirksamsten Neigungswinkel zu versehen, welcher durch Versuche ermittelt wird.
4. Die Rutsche 32 konvergiert in Längsrichtung zum Abgabeende 37 hin, um den Schrott in Längs- richtung auszurichten.
5. Die Rutsche 32 ist mit einer besonderen Krümmung auszubilden, die die Reibung zwischen den be- aufschlagen Oberflächen stark vermindert und auch die Gleichgewichtszustände in dem Schrott verän- dert, um das Drehen, Verkanten und Verwinden des Schrottes zu fördern.
6. Der Behälter 38 muss der Rutsche 32 den Schrott intermittierend zuführen, damit der Rutsche 32 vor der nächsten Zufuhr genügend Zeit zu ihrer Entleerung verbleibt, da sonst mit Sicherheit Verklem- mungen zu erwarten sind. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass, wenn zu gleicher Zeit zuviel Schrott zugeführt wird, in der Rutsche zu wenig Platz zum Verdrehen, Verkanten und Verwinden verbleibt. Wenn jedoch zwischen aufeinanderfolgenden Zuführungen ein Zwischenraum von nur 3 Sekunden verblieb, trat keine Verklemmung auf.
7. Der Boden 33 der Rutsche 32 ist flach, um die Möglichkeit einer Verkeilung in vertikaler Richtung zu vermeiden, die leicht auftreten kann, wenn im Schrott Träger oder gebündeltef Material vorhanden sind.
8. Die Seitenwände 34 und 35 der Rutsche 32 divergieren nach oben bzw. konvergieren nach unten, um die in dem Schrott vorhandene Wucht nicht durch Verklemmungen zu vermindern, wenn der Schrott vor der Ausrichtung an den Seitenwänden der Rutsche hochsteigt.
Die hier vorliegende Vorrichtung ist in der Lage, eine Charge von 20 t Schrott in etwa 1 Minute in den Konverter 11 einzubringen. Das Anheben des Behälters 38 erfolgt stetig, doch ergibt sich die Zufuhr des Schrottes auf Grund der Stufen in kurzen, aufeinanderfolgenden Intervallen. Die Zeit, die die Rutsche 32 benötigt, um eine Zufuhrmenge auszurichten und den ausgerichteten Schrott abzugeben, ist ver- änderlich und richtet sich nach der Art des Schrottes ; sie übersteigt aber niemals 3 Sekunden. Nachdem der Behälter 38 die in punktierten Linien angedeutete Stellung erreicht hat, wird er durch die Bedienung eines nicht dargestellten Steuerventiles in die Beladestellung gesenkt und die Chargiervorrichtung 14 vom Konverter 11 fort zum Vorratsbunker gefahren, um eine neue Schrottladung aufzunehmen.
Es ist ersichtlich, dass das Kippen des Behälters abweichend von der beschriebenen Ausführungsform in verschiedener Weise, beispielsweise durch Zylinder, Zahnradsegmente, Kräne, Winden u. dgl. vorgenom- men werden kann. Anstatt am Wagen 17 einen Fahrantrieb vorzusehen, kann auch ein Traktor, eine Lokomotive u. dgl. verwendet werden, um die C. hargiervorrichtung 14 vom Beladeraum vor die Konverter zu fahren. Des weiteren kann der Behälter 38 an dem übrigen Teil der Chargiervorrichtung abnehmbar angebracht sein, um ihn mit einem Kran od. ähnl. Mitteln von der Chargiervorrichtung fort oder zu ihr hin zu bewegen, um nicht die vollständige Chargiervorrichtung auf der Chargierbühne 13 hin-und herfahren zu müssen.
Falls es erwünscht ist, den Behälter 38 abnehmbar anzubringen, kann eine Lagerzapfenanord-
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nung 66 vorgesehen werden, wie sie die Fig. 6 zeigt, um das Aufsetzen des Behälters 38 auf den Wagen 17 und das Abnehmen zu erleichtern.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Schnellchargieren von Stahlwerksöfen mit Schrott mittels einer, vom Ablauf-bis zum Einlaufende zurück in Längs-und Querrichtung auseinanderlaufende Seitenwände aufweisenden Rutsche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rutsche (32) ein über ihren Einlauf (36) aufkippbarer Ladebehälter (38) mit zwei in der Schüttrichtung des Gutes miteinander einen stumpfen Winkel einschliessenden Bodenteilen (39, 40) zugeordnet ist, wobei der vom in der Ladestellung horizontal liegenden Bodenteil (39) stumpfwinkelig aufragende Bodenteil (40) mehrere in der Bewegungsrichtung des Schüttgutes hintereinander angeordnete sägezahnartige Stufen (47,48, 49) mit verschiedenen, nacheinander zunehmenden Neigungswinkeln (K, L, M, N) gegenüber dem horizontalen Bodenteil (39) besitzt,
welche Stufen beim stetigen Kippen des Ladebehälters (38) den Schrott unter Überwindung seines Beharrungsvermögens stufenweise in die Rutsche abgleiten lassen.